JP2008544837A - 水処理装置 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
Al−3e− はAl+++を与え (1
及び Fe−3e− はFe+++を与える (2
2H2O−4e− は、2(OH)−+2H2を与える。 (3
前記少なくとも2個の電極を電気的に隔離する筐体(前記少なくとも2個の電極は相互に相隔たって固定されている)を含む電気凝固法による携帯用汚染水処理装置であって、
前記少なくとも2個の電極が、汚染水中で少なくとも部分的に浸水され、電位を与え、前記少なくとも2個の電極の1個が、汚染水にイオンを与えるように犠牲的である携帯用汚染水処理装置を提供する。
固体の周囲を包む金属箔;
薄い湾曲した金属板;
平らな金属プレート;及び
円筒状の金属棒のいずれか1から形成される。
楕円形;
円形;
長方形;
環状;及び
閉鎖形状又はほぼ閉鎖形状のいずれかの断面を有する。
充電式電池;
使い捨て電池;
ソーラーパネル;
携帯用の手動式発電器;
風力発電機;及び
化石燃料発電器、及び
コンセントから得られるDC電源のいずれかを含む。
アルミニウム;
鉄;
マグネシウム;
銅;
ステンレス鋼;
白金被覆チタン;及び
銀のいずれか1から別々に製造される。
アルミニウム;
鉄;
マグネシウム;
銅;
ステンレス鋼;
白金被覆チタン;及び
銀の1以上を含んでいてもよい。
前記装置が、
少なくとも2個の電極;及び
前記少なくとも2個の電極を電気的に隔離する筐体(前記少なくとも2個の電極は相互に相隔たって固定されている)を含み;
前記方法が、
汚染水中で、少なくとも2個の電極を少なくとも部分的に浸水させる工程;
少なくとも2個の電極に電位を供給して、少なくとも2個の電極の少なくとも1個を犠牲的にし、汚染水にイオンを供給する工程;
汚染水中の凝固の程度を測定する工程;及び
測定した凝固を調整するために、筐体を保持して汚染水中の少なくとも2個の電極の浸水の程度を手動で調整する工程を含む方法を提供する。
該装置が、
容量を規定する第一の電極;
少なくとも1個の第二の電極;
前記少なくとも1個の第二の電極から前記第一の電極を電気的に分離し、前記第一の電極に接触することなく、前記容量に、前記少なくとも1個の第二の電極の導入を可能にする手段を有し、
汚染水が前記容量に、少なくとも部分的に浸水するように導入された場合に、
前記少なくとも1個の第二の電極及び電位が前記第一の電極及び前記第二の電極に供給され、第一の電極及び少なくとも1個の第二の電極の少なくとも1個が、汚染水にイオンを供給するように犠牲的である装置を提供する。
前記装置が、
容量を規定する第一の電極;
少なくとも1個の第二の電極;
前記少なくとも1個の第二の電極から前記第一の電極を電気的に分離する手段を含み、
汚染水を前記容量に導入する工程;
前記少なくとも1個の第二の電極を汚染水に少なくとも部分的に浸水させる工程;
電位を、前記第一の電極及び前記少なくとも1個の第二の電極に供給し、汚染水にイオンを供給し、前記第一の電極及び前記少なくとも1個の第二の電極の少なくとも1個が、汚染水にイオンを供給するように犠牲的とする工程を含む方法を提供する。
a)充電式、又は使い捨て電池、
b)ソーラーパネル、
c)携帯用の手動式発電機、
d)整流交流電源、
e)電流能力を有する、単極性の極性電圧を供給する他の任意の電源のいずれかからなる。
プレートの形状及び配置に関する限りは、プレートはほぼ同じ面積を有し、それらの分離内でほぼ平行であることが望ましい。これは、均一に電極を消耗し、最小の電力を必要とする。しかし、プレートが規則正しい形態でなく、ほぼ一様に間隔があいている場合、装置はさらに作用するが、このような操作は大きな電力を必要とする。従って、均一な、及び平行な、又はほぼ平行なプレートが好ましい。しかし、一様でない、及び/又は不規則なプレートを用いることができる。
a)電源及び水の導電率に依存するハードワイヤード選択、
b)適合するか、又は電源及び水の導電率に依存するかのいずれかの間の機械スイッチ、
c)電源のパラメータを検出し、自動的に状況を調整することができる電気回路によって自動的に、
等の好都合な任意の方法によって実施することができる。
前述した水処理装置のこの実施態様は、金属/水の表面を通って電流の通過によって活性金属イオンを遊離し、犠牲的であるいくつかの電極の原理を作動させる。式1及び2で与えられる反応は、陽極で起こる。このような陽極−正の極性−は、適切なイオンを犠牲にする犠牲的な金属からならなければならない。好ましい陽極金属はアルミニウム(Al)であるが、鉄(Fe)、であってもよく、それらの両方は三価金属である。他の適切な金属は、汚染水からいくつかのタイプの粒子を除去するのを補助することができるマグネシウム(Mg)である。他の変形においては、陽極は、強力な殺藻剤であり、汚染水から藻類を除去することのできる銅(Cu)からなっていてもよい。更に、銀陽極の使用は、多くの病原体を殺傷し、それ故、水を殺菌するイオンを供給する。
Al+4H2O+e− は Al(OH)4 −+2H2 を与える。 (4
1)利用可能な電源。6ボルト未満、全ての電極が正又は負に接続されていることが好ましい。しかし、これは、他の接続された電極のために、より高い電圧の使用を排除しない。単に、工程の効果減少する。
2)6ボルト以上、陽極及び陰極電極の間の単一の中性電極を用いることが更に効果的であり得る。
3)12ボルト以上、陽極及び陰極電極の間の2個の中性電極を用いることが更に効果的であり得る。
4)15ボルト以上、陽極及び陰極電極の間の3個の中性電極を用いることが更に効果的であり得る。
によって決定される。
非長方形のプレートは製造することが困難であるが、組み立て及び取り替えに利点を有する。図7及び8に示したようなクローズドループ電極は、1個の電極から他の電極へ中性電極を迂回して水を通して電流を流すことを困難にするので、高い導電率の水中で利点を有する。
開示された水処理装置の実施態様の使用をこれから記載する。最初にきれいにするための水を容器に入れる。この容器はどのような適当なサイズ及び形状であってもよく、プラスチック(透明、半透明又は不透明)、鋼、銅又は他の適切な材料等の任意の適切な材料で製造することができる。金属容器を用いる場合、電極アレイは金属容器の上に電極を置くことによって金属容器を通って電気的に互いに接触するようにならないものでなければならない。また、容器は、装置の電極を挿入するのに十分なほど大きい、頂上に開口部を有しなければならない。それは、底部に、きれいになった水を排水するためのドレインタップを有していても有していなくてもよい。容器が透明なプラスチックで製造されている場合、水がきれいであるか、反応が完了したかを決めるのが容易であろう。容器の大きさは重要でないが、深さは電極及びその表面積の長さが電極の「きれいになった」領域の20倍よりもあまり大きくならないように、大きさが同じ程度であるべきである。この目的のため、電極のきれいになった領域は、電極を完全に包囲する円の直径である。きれいになった領域の20倍の図は実用的な目的のためのガイドであるにすぎず、きれいになった領域がはるかに大きくてもシステムはまだ作動しているだろう。50倍、又は100倍でさえも大きな「きれいになった」領域は、いまだにきれいにする動作を受けているだろう。
大きな容量又は大きなきれいになった領域は、単に、水をきれいにするのに長い時間がかかり、結局、水の容量が大きすぎる場合は、それをきれいにするのが可能でないかもしれないことを意味する。
適切な方法で用いられた場合、この技術は、1つの簡単な操作で、95%〜99.9%+の多くの汚染物質を除去することができる。除去される量は汚染物質の性質による。該システムは軽く汚染された水、すなわち泥及び腐敗/下水のオーバーフローによって汚染された水、及び、おそらく軽い工業用は鉱業汚染にのみ適していると考えられることに注意すべきである。腐敗又は下水廃水、又は激しい工業用汚水には適していないと考えられる。しかし、水処理装置が指示に従って使用される場合、汚染物質の除去速度は、通常は下記の通りである。
前述した水処理装置の主要な利点は、多様な汚染物質を除去することができ、わずかな指示により人によって、用いられ、繰り返して再利用することが容易な簡単な装置であることである。
1)前述した携帯用水処理装置により必要な電力量は非常に小さい。通常、激しく汚染された水は、100NTUの濁度を有し、微量の細菌を含む。前述した携帯用水処理装置は、10リットルまでの水をきれいにするために、たったの3ボルトで0.1アンペア時しか使用しない。より高いレベルの汚染は、水をきれいにするためにさらに電力を必要とし、より低いレベルは、更に多くの水さえもきれいにできることを意味する。
2)前述した携帯用水処理装置によって必要な非常に少ない電力量は、単一の6ボルト5アンペア時のバッテリーが、500リットルを超える水をきれいにすることができることを意味する。単一の小さい市販の9ボルトのバッテリーは、15リットルの水をきれいにするために用いることができる。
3)前述した携帯用水処理装置は、ソーラーパネルによって用いることができる。よく晴れた日には、12ボルト10ワットのソーラーパネルが、2又は3個の装置に電気を与えることができ、1日あたり、1,000〜2,000リットルを超える汚染水をきれいにすることができる。これは、現在利用できる他のいずれのメカニズムよりも、効果的な水処理である。
4)小さい電源を利用できると、遠隔地にきれいな飲用水を提供する能力が、前述した携帯用水処理装置を用いて、かなり向上する。また、それは、遠隔地を旅行する人が、完全な補給品を運搬することの代わりに、道に沿って水を得ることを可能にする。等しく重要なことに、例えば、天災に続く救済等の、最小限の施設にきれいな水を供給することを可能にする。
Claims (52)
- 少なくとも2個の電極;
前記少なくとも2個の電極を電気的に隔離する筐体(前記少なくとも2個の電極は相互に相隔たって固定されている)を含む電気凝固法による携帯用汚染水処理装置であって、
前記少なくとも2個の電極が、汚染水中で少なくとも部分的に浸水され、電位を与え、前記少なくとも2個の電極の1個が、汚染水にイオンを与えるように犠牲的である携帯用汚染水処理装置。 - 少なくとも2個の電極の1個が、汚染水に凝固イオンを与えるように犠牲的である、請求項1記載の装置。
- 前記少なくとも2個の電極が、約15kg未満の結合質量を有する、請求項1又は2記載の装置。
- 前記少なくとも2個の電極が、約5kg未満の結合質量を有する、請求項1又は2記載の装置。
- 前記少なくとも2個の電極が、約2kg未満の結合質量を有する、請求項1又は2記載の装置。
- 前記少なくとも2個の電極が、約1kg未満の結合質量を有する、請求項1又は2記載の装置。
- 前記少なくとも2個の電極が、約0.2kg未満の結合質量を有する、請求項1又は2記載の装置。
- 前記少なくとも2個の電極が、
固体の周囲を包む金属箔;
薄い湾曲した金属板;
平らな金属プレート;及び
円筒状の金属棒のいずれかから生成されている、前記請求項のいずれか1項記載の装置。 - 前記少なくとも2個の電極が、
楕円形;
円形;
長方形;
環状;及び
閉鎖形状又はほぼ閉鎖形状のいずれかの断面を有する、前記請求項のいずれか1項記載の装置。 - 前記少なくとも2個の電極の少なくとも1個に、前記電位を供給するために適した電源を更に含む、前記請求項のいずれか1項記載の装置。
- 電源用のオンオフ制御を更に含む、請求項10記載の装置。
- 前記電源が、約1〜約100ボルトの電圧を発生する、請求項10又は11記載の装置。
- 前記電源が、約2〜約40ボルトの電圧を発生する、請求項10又は11記載の装置。
- 前記電源が、約3〜約15ボルトの電圧を発生する、請求項10又は11記載の装置。
- 前記電源が直流電源である、請求項10〜14のいずれか1項記載の装置。
- 前記直流電源が、
充電式電池;
使い捨て電池;
ソーラーパネル;
携帯用の手動式発電器;
風力発電機;及び
コンセントから得られるDC電源のいずれかを含む、請求項15記載の装置。 - 前記電源が、ゆっくりと変化する交流電源である、請求項10〜14のいずれか1項記載の装置。
- 前記電源が、整流交流電源である、請求項10〜14のいずれか1項記載の装置。
- 前記少なくとも2個の電極のそれぞれが、ほぼ同じ表面積を有し、それらの相隔たっている分離中でほぼ平行である、前記請求項のいずれか1項記載の装置。
- 電極の相隔たっている分離を維持するために、少なくとも2個の電極の遠位端の間に絶縁スペースを更に含む、前記請求項のいずれか1項記載の装置。
- 実質的に平行に配置された3個の前記電極を含み、3個の前記電極の最も外側の2個に供給される電位と並び、相隔たっている、前記請求項のいずれか1項記載の装置。
- 実質的に平行に配置された3個の前記電極を含み、3個の前記電極のそれぞれに供給される電位と並び、相隔たっており、同一の極性を有する最も外側の2個の電極、及び反対の極性を有する内部電極を有する、請求項1〜20のいずれか1項記載の装置。
- 実質的に平行に配置された5個の前記電極を含み、5個の前記電極の最も外側の2個に供給される電位と並び、相隔たっている、請求項1〜20のいずれか1項記載の装置。
- 実質的に平行に配置された5個の前記電極を更に含み、5個の前記電極の最も外側の2個及び中心の1個に供給される電位と並び、相隔たっている、請求項1〜20のいずれか1項記載の装置。
- 前記少なくとも2個の電極が棒状形態であり、シリンダー内に実質的に同心円状に配置される、請求項1〜20のいずれか1項記載の装置。
- 前記少なくとも2個の電極が、内側及び外側シリンダーに実質的に同心円状に配置された形態、及び内側のシリンダー内に実質的に同心円状に配置された棒状であり、電位が棒及び外側シリンダーに供給される、請求項1〜20のいずれか1項記載の装置。
- 前記少なくとも2個の電極が、内側及び外側シリンダーに実質的に同心円状に配置された形態、及び内側のシリンダー内に実質的に同心円状に配置された棒状であり、電位が棒、内側シリンダー及び外側シリンダーに供給される、請求項1〜20のいずれか1項記載の装置。
- 前記少なくとも2個の電極が、棒に実質的に平行に相隔たっている第一及び第二の形態である、請求項1〜20のいずれか1項記載の装置。
- 前記少なくとも2個の電極が、中央の長手方向の軸の周りに約90°の角度で相隔たっている4本の実質的に平行な棒の形態であり、電位が全ての棒に供給される、請求項1〜20のいずれか1項記載の装置。
- 前記少なくとも2個の電極が、中央の長手方向の軸の周りに約90°の角度で相隔たっている、交互に実質的に平行な対に配置された、4枚の平板の形態であり、電位が全ての平板に供給される、請求項1〜20のいずれか1項記載の装置。
- 前記少なくとも2個の電極が、平板、及び相隔たった2本の実質的に平行な棒の形態であり、電位が、平板及び両方の棒に供給される、請求項1〜20のいずれか1項記載の装置。
- 前記少なくとも2個の電極が、相対的に広い平板、及び相互に平行な、相対的に広い平板から相隔たっている相対的に狭い2枚の平板の形態であり、電位が、2枚の相対的に狭い平板に供給される、請求項1〜20のいずれか1項記載の装置。
- 前記少なくとも2個の電極が、
アルミニウム;
鉄;
マグネシウム;
銅;
ステンレス鋼;
白金被覆チタン;及び
銀のいずれか1から別々に製造されている、前記請求項のいずれか1項記載の装置。 - 前記少なくとも2個の電極が、
アルミニウム;
鉄;
マグネシウム;
銅;
ステンレス鋼;
白金被覆チタン;及び
銀の1以上を含む、請求項1〜32のいずれか1項記載の装置。 - 前記筐体が、手動の保持に適したハンドルの形態である、前記請求項のいずれか1項記載の装置。
- 前記装置が、少なくとも2個の電極を横断する電圧監視回路を更に含む、前記請求項のいずれか1項記載の装置。
- 前記電圧監視回路が、電位が汚染水へのイオンの供給に十分な場合に、指示するのに適した指示計を含む、請求項36記載の装置。
- 前記電圧監視回路が筐体内にある、請求項36又は37記載の装置。
- 前記電圧監視回路が筐体の外部にある、請求項36又は37記載の装置。
- 前記絶縁された筐体が、容器の一部を形成する、前記請求項のいずれか1項記載の装置。
- 前記少なくとも2個の電極が、約5〜20mm相隔たっている、前記請求項のいずれか1項記載の装置。
- 前記少なくとも2個の電極が、約2〜10mm相隔たっている、請求項41記載の装置。
- 携帯用装置を用いて電気凝固法により汚染水を処理する方法であって;
前記装置が、
少なくとも2個の電極;及び
前記少なくとも2個の電極を電気的に隔離する筐体(前記少なくとも2個の電極は相互に相隔たって固定されている)を含み;
前記方法が、
汚染水中で、少なくとも2個の電極を少なくとも部分的に浸水させる工程;
少なくとも2個の電極に電位を供給して、少なくとも2個の電極の少なくとも1個を犠牲的にし、汚染水にイオンを供給する工程;
汚染水中の凝固の程度を測定する工程;及び
測定した凝固を調整するために、筐体を保持して汚染水中の少なくとも2個の電極の浸水の程度を手動で調整する工程を含む方法。 - 少なくとも1個の犠牲的な電極が、汚染水に凝固イオンを供給する、請求項43記載の方法。
- 汚染水中の凝固を測定する工程が、材料の層が、数分以内に水の表面の全体を覆って形成し始めるかどうか、少なくとも2個の電極の周囲の水を観察し、このような層が形成し始めない場合、汚染水中の少なくとも2個の電極の浸水を少なくすることを含む、請求項43又は44記載の方法。
- 汚染水中の凝固を測定する工程が、少なくとも2個の電極を横断する電圧を監視し、電圧が予め決めたレベルより低下した場合に、電圧が予め決めた電圧以上になるまで水中の少なくとも2個の電極の浸水を少なくすることを含む、請求項43又は44記載の方法。
- 汚染水中の凝固を測定する工程が、処理される水の導電率の範囲と一緒に供給する電位の特性を測定し、凝固に十分な予め決められた電圧を維持するために汚染水に浸水すべき少なくとも2個の電極の領域を計算することを含む、請求項43又は44記載の方法。
- 電気凝固法により汚染水を処理する携帯用装置であって、
該装置が、
容量を規定する第一の電極;
少なくとも1個の第二の電極;
前記少なくとも1個の第二の電極から前記第一の電極を電気的に分離し、前記第一の電極に接触することなく、前記容量に、前記少なくとも1個の第二の電極の導入を可能にする手段を有し、
汚染水が前記容量に、少なくとも部分的に浸水するように導入された場合に、
前記少なくとも1個の第二の電極及び電位が前記第一の電極及び前記第二の電極に供給され、第一の電極及び少なくとも1個の第二の電極の少なくとも1個が、汚染水にイオンを供給するように犠牲的である装置。 - 前記第一の電極が開放上端を有する容器の形態であり、
前記第二の電極が一方の端に絶縁キャップを、他の端又はその近傍に周辺スペーサーを有する棒状の形態である、請求項48記載の装置。 - 前記少なくとも1個の第二の電極が犠牲的である、請求項48又は49記載の装置。
- 携帯用装置を用いて電気凝固法により汚染水を処理する方法であって;
前記装置が、
容量を規定する第一の電極;
少なくとも1個の第二の電極;
前記少なくとも1個の第二の電極から前記第一の電極を電気的に分離する手段を含み、
汚染水を前記容量に導入する工程;
前記少なくとも1個の第二の電極を汚染水に少なくとも部分的に浸水させる工程;
電位を、前記第一の電極及び前記少なくとも1個の第二の電極に供給し、汚染水にイオンを供給し、前記第一の電極及び前記少なくとも1個の第二の電極の少なくとも1個が、汚染水にイオンを供給するように犠牲的とする工程を含む方法。 - 前記少なくとも1個の第二の電極が犠牲的である、請求項51記載の方法。
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