JP2011518038A - 一種の微電流電気分解滅菌滅藻装置と方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
本発明の微電流電気分解滅菌滅藻装置は以下の部分を含む、タンクの入口パイプに設置される、溶液のコンダクタンス値を感応できる検出器、上記タンク内に陽極、補助電極、陰極という順番で設置される、一組以上の電極グループ、上記コンダクタンス値に従って上記タンク内電極の極性と回路接続をコントロールするコントローラ。上記コントローラは、判断ユニット、海水電気分解モードユニット、淡水電気分解モードユニットおよび逆極電気分解モードユニットを含み、判断ユニットは、上記コンダクタンス値を判断して、判断の結果に従って相応の海水電気分解モードユニット、淡水電気分解モードユニットあるいは逆極電気分解モードユニットを作動させる。
【選択図】図10
Description
CO2 + H2O = [CH2O]細胞の物質 + O2(g)
これらの特徴と普通の藻類は似ている。その繁殖は裂殖を主として、少数の種類は胞子がある。糸状の藍細菌は、また断裂を通じて断殖体を形成することができて繁殖し、有性生殖がない。
(b)一ミリリットルごとに最小の寸法が50マイクロメートル以下で、10マイクロメートル以上(あるいは10マイクロメートルに等しい)の可生存の生物が10個に足らず、しかも
(c)一種の人体の健康な標準として、指標の微生物は濃度下記の濃度より低くなければならない。
(ii)大腸桿菌:100ミリリットルごとに250cfuより少ないこと、および、
(iii)腸球菌:100ミリリットルごとに100cfuより少ないこと、
(3)生態環境に対して2回の危害を生むことができないこと、
(4)処理能力が大きいこと。広面積の水体は湖の富栄養化問題は、殺菌滅藻の処理能力が一つの肝心な要素である。船舶のバラスト水の処理について、船舶の長い時間滞在は不可能で、普通の要求は単独の機械の処理能力が300M3/hrであること。
U1:陽極の酸化反応の電極の電位と分極超電位から構成する、気化学反応の分極の現象はもし見落とすことができるならば、特定の反応の体系(反応の濃度、pH、温度が不変)には、U1は基本的に不変で、電流密度の変化に従って変えない。
一定の電気分解システムについて、I、d、S値を確定的で、しかし異なったタイプの水は異なっている導電率があるため、例えば、海水の体系は30000μS/cmであり、潮が引くときに、河口の水体の水流は海洋に対する単一の流向に表れて、海洋の潮汐の影響を受けるが、このとき、交差区の水の化学構成は河川の水質に近似して、導電率は50〜500μS/cmの間である。潮と引き分けするとき、河川の下すことがあって、潮流が上ることもあって、このとき、交差区の水質は複雑で、不安定である。満潮になるとき、潮汐は河口区に対して大きく影響して、海水は河口内のとても深い距離に溯ることができて、このとき、交差区の中で水の化学の構成は海水の特徴を表す。そのため、河口の水体が50〜500μS/cmの間のとき、少なくとも海洋の水体の違いが60倍以上であり、(1)式から分かるのは、陽極と陰極の間の水体の上の電圧U2を加えて、少なくとも60倍以上の違いがあって、電気分解システムが安全電圧の範囲の内で異なった水域で船舶運行のバラスト水の処理要求を満たすことができることが保証しがたい。
Jeffrey A. Franzは電気分解で酸素を生産する過程で陰極の沈殿物/垢の引き起こす電極の表面の汚染が好気性生物分解の体系の影響に対する研究(Water Research、Vol.36, Issue 9, May 2002, Pages 2243-2254)の中で、陰極の表面の沈殿物は、主に、CaCO3であると指摘した。先の出願特許99253589の発表する水タンクの自動清潔消毒器が長期運行の過程の中で、陰極は明らかにCaCO3の沈殿物があって、硬度のわりに高い地区で使う場合、さらには、反応(2)で発生するCaCO3の沈殿物は電気分解の管道を塞ぐことをもたらす。特許出願番号03156596.4“組合式微電流の電気分解で水の処理の技術と装置”は超音波の探頭が電極の表面を洗う過程の中で、垢の問題の緩和を得ることができるが、水生の生態の体系に対して不利な影響を生むかもしれなくて、長期の運行の過程の中で、陰極の表面は軽微に垢を結ぶ現象がまだ存在する。この装置は広面積の富栄養化の水体の藍藻に対して有効的に管理すると抑えることが実現できるが、数組の平行する電極はインストールのプラットフォーム(船、ブイ)に移動する過程の中で転向することを困難とならせる。その上、水生動物(魚類)は電極の間を入りやすくて、電撃をうけて、そして電極の短絡を形成させる。このような装置は水槽の中に固定されて水槽を通じて海水の養殖水を電気分解で殺菌と消毒を処理して、処理の海水は1.0〜1.5m/sの流速で電気分解装置をインストールされる水槽を通って、長期に運行した後で(少なくとも3ヶ月以上)、その溝の底は少量の白色の沈殿物が現れて(溝の底が電極のへりに2cmを離れる)、しかし、陰極の表面は沈殿物に覆われない。中国特許出願200520114686.3の発表する“藍藻の管理装置”、同様に類似するCaCO3沈殿物と垢の問題がある。
上記コントローラは、判断ユニット、海水電気分解モードユニット、淡水電気分解モードユニット、および逆極電気分解モードユニットを含み、
上記判断ユニットは、上記コンダクタンス値を判断して、判断の結果に従って相応の上記海水電気分解モードユニット、上記淡水電気分解モードユニットあるいは上記逆極電気分解モードユニットを作動させ、
上記海水電気分解モードユニットは、作動させられると、上記陽極と陰極の回路接続を通じさせて、補助電極の回路接続を切り、
上記淡水電気分解モードユニットは、作動させられると、上記陰極の極性を陽極に転換し、上記補助電極の極性を陰極に転換して、極性を転換していない陽極と、陰極から極性を転換した陽極と、補助電極から極性を転換した陰極とからなる回路接続を通じさせ、
上記逆極電気分解モードユニットは、装置運転回数と運転時間を判断して、限界値を超える場合、上記補助電極の極性を陽極に転換して、補助電極から極性を転換した陽極と、極性を転換していない陰極とからなる回路接続を通じさせ、極性を転換していない陽極の回路接続を切る。
2)上記コンダクタンス値を判断ユニットに伝送する、
3)上記コンダクタンス値を判断する、
4)判断結果に従って、コントローラの海水電気分解モードユニット、淡水電気分解モードユニットあるいは逆極電気分解モードユニットを動作させ、水中の陽極、補助電極と陰極の極性と回路接続をコントロールする。
結果の測定方法は、GB15979に基づいて、微電流電気分解で滅菌滅藻処理前後の水のサンプル各1.00mlを採取し、殺菌した寒天培養基を使って、35±2℃で48時間置いて育成し、細菌のコロニー数を数える。(18)式で殺菌効率を計算する。3組の平行サンプルを取ってテストし、平均値を求めることによって計算される。
η={(M−N)/M}×100% (18)
式中、Nは電気分解処理後の水のサンプルの細菌コロニー数で、Mは電気分解処理前の水のサンプルの細菌コロニー数である。
(1)水道水の実験:
A:板式の電極の、処理能力300M3/hrのタンク式微電流電気分解滅菌滅藻装置を用い、50M3の水道水で殺菌実験を行った。水を水ポンプで250M3/hrの流量で装置に送り込んで処理させ、3種類の電流密度でそれぞれ運転した。チタン陽極12と、もとの陰極13を皆、電気分解の陽極として、補助電極14を陰極とした。それぞれGB15979を参照して原水と処理後の水中で細菌の総計をテストして、(18)式によって殺菌効率を計算した。結果は表4の通り、運転電圧が30V以下でも、タンク式超音波強化微電流電気分解滅菌滅藻装置で処理後の殺菌効果は良好であった。
処理能力300M3/hrのタンク式微電流電気分解殺菌滅藻装置を用い、水を水ポンプで300M3/hrの流量で装置に送り込んで処理させた。チタン陽極12ともとの陰極13を動作させ、補助電極14は動作させなかった。16mA/cm2の電流密度と、6.4Vの運転電圧を採用し、処理後の水は池の周囲の約100メートルの用水路に沿って養殖池に流して戻した。毎日6時間で、32日間運転し、GB15979を参照して、初日と最終日に、原水と処理後の水の中の酸素菌の総数(Total aerobic count)を測定した。また、原水の葉緑素と、24時間処理後の水の中の葉緑素を比較して、藻類を殺す効果を推測した。結果は表6の通りで、装置は運転の過程で有効に藻類の生長を抑えた。
32日の運転中、電圧は3.2±0.2Vの範囲で十分に安定しており、微電流電気分解システムは、海水システムでは、陰極の表面にCaCO3が形成されないという結論が証明された。
処理能力300M3/hrのタンク式微電流電気分解滅菌滅藻装置を用い、水を水ポンプで250M3/hrの流量で装置に送り込んで処理させた。チタン陽極12と、もとの陰極13を皆、電気分解の陽極とし、補助電極14を陰極として、10mA/cm2の電流密度と、9.6Vの運転電圧を採用して、処理後の水は池の周囲の約65メートルの用水路に沿って養殖池に流して戻した。毎日4時間、30日間運転し、GB15979を参照して、初日と最終日に、原水と処理後の水の中の酸素菌総数(Total aerobic count)を測定した。、また、原水の葉緑素と24時間処理後の水の中の葉緑素を比較して、藻類を殺す効果を推測した。結果は表7の通りで、装置は運転の過程で有効に藻類の生長を抑えた。
3・・・固定支柱(電極支柱) 4・・・電極グループ
5・・・タンク式のハウジング 6・・・出水接続フランジ
7・・・残留塩素電極 9・・・超音波反射体
10,18,40・・・密封ゴムガスケット 11・・・固定ファスナー
12・・・チタン陽極 13・・・チタン陰極
14・・・補助電極 15・・・蓋板
16・・・超音波ジェネレーターのハウジング 17・・・超音波変換器
19・・・超音波ジェネレーターの蓋板
21・・・超音波ジェネレーターの電源 26・・・接線端出口
28,29・・・ワイヤ端子 30・・・通孔のステンレス(金属片)
31・・・ボルト 32・・・通孔
33・・・超音波ジェネレーター 34・・・プラスチックのT型
35−1,35−2・・・陽極のプラスチックフランジ
36−1,36−2・・・電極のプラスチックのフランジ
37・・・多孔性管状補助電極 38・・・管状の陰極
39・・・チタン陽極 41・・・超音波反射体
42・・・導線の端子
Claims (16)
- 一種の微電流電気分解滅菌滅藻装置であって、
タンクの入口パイプに設置されて、溶液のコンダクタンス値を感応できる検出器と、
上記タンク内に、陽極、補助電極、陰極という順番で設置される一組以上の電極グループと、
上記コンダクタンス値に従って上記タンク内の電極の極性と回路接続をコントロールするコントローラとを含み、
上記コントローラは、判断ユニットと海水電気分解モードユニット、淡水電気分解モードユニットおよび逆局電気分解モードユニットを含み、
上記判断ユニットは、上記コンダクタンス値を判断して、判断の結果に従って相応の上記海水電気分解モードユニット、上記淡水電気分解モードユニットあるいは上記逆極電気分解モードユニットを作動させ、
上記海水電気分解モードユニットは、作動させられると、上記陽極と陰極の回路接続を通じさせて、上記補助電極の回路接続を切り、
上記淡水電気分解モードユニットは、作動させられると、上記陰極の極性を陽極に転換し、上記補助電極の極性を陰極に転換し、極性を転換していない陽極と、陰極から極性を転換した陽極と、補助電極から極性を転換した陰極と、からなる回路接続を通じさせ、
上記逆極電気分解モードユニットは、装置運転回数と運転時間を判断して、限界値を超える場合、上記補助電極の極性を陽極に転換して、補助電極から極性を転換した陽極と、極性を転換していない陰極と、からなる回路接続を通じさせ、極性を転換していない陽極の回路接続を切る、装置。 - 上記電極グループ中の電極は、薄片状電極あるいは管状電極であることを特徴とする、請求項1に記載された装置。
- さらに、上記タンクの両端に設置された超音波ジェネレーターと超音波反射体を含み、上記超音波ジェネレーターは一台以上の超音波変換機を含み、上記電極グループの位置は、上記超音波ジェネレーターと超音波反射体の間であることを特徴とする、請求項2に記載された装置。
- 上記電極が薄片状電極の場合、上記超音波反射体の形は三角柱あるいは円弧で、三角柱の辺あるいは円弧が上記超音波ジェネレーターの方向に延び出し、上記電極が管状電極の場合、上記超音波反射体の形は円錐で、円錐の頂点は上記超音波ジェネレーターの方向に面することを特徴とする、請求項3に記載された装置。
- 上記電極が管状電極の場合、上記の各電極と各超音波変換機は同心円状に配列されることを特徴とする、請求項4に記載された装置。
- 上記検出器はコンダクタンス値感応式導電率センサーあるいは導電率変換器であることを特徴とする、請求項1から5までに記載されたいずれかの装置。
- 上記陽極は、金属チタンあるいはチタン合金の一種以上を本体として、その表面に、金属Pt、Ir、Ru、Rh、PdもしくはOs、または、その酸化物の一種以上と、TaあるいはTiの酸化物の一種以上を含有するコーティングが塗られる電極(DSA)であることを特徴とする、請求項1から6までに記載されたいずれかの装置。
- 上記補助電極と陰極は、金属チタンあるいはチタン合金の一種以上を本体として、その表面に、TaあるいはTiの酸化物の一種以上を含有するコーティングが塗られる電極コンポーネントであることを特徴とする、請求項1から7までに記載されたいずれかの装置。
- 上記超音波反射体の材料は、プラスチック、金属チタン、チタン合金、ステンレススチール、炭素鋼と銅合金の一種以上を含有することを特徴とする、請求項3から8までに記載されたいずれかの装置。
- 上記タンクの出口パイプに設置されて、電気分解した溶液の塩素量を測定する電位計、または、残留塩素電極と残留塩素変換器を含み、上記各電気分解モードユニットは、上記塩素量に従って電気分解の電流と電圧を調節することを特徴とする、請求項1から9までに記載されたいずれかの装置であって、。
- 請求項1から10までに記載されたいずれかの微電流電気分解滅菌滅藻装置の海水と淡水中における滅菌滅藻効果の応用。
- 一種の微電流電気分解を利用して水の中で滅菌滅藻を行う方法であって、
1)水のコンダクタンス値を測定する、
2)上記コンダクタンス値を判断ユニットに伝送する、
3)上記コンダクタンス値を判断する、および
4)判断結果に従って、コントローラの海水電気分解モードユニット、淡水電気分解モードユニットあるいは逆極電気分解モードユニットを作動させ、水中の陽極、補助電極と陰極の極性と回路接続をコントロールすること、
を含む方法。 - 上記海水電気分解モードユニットが作動すると、上記陽極と陰極の回路接続を通じさせ、上記補助電極の回路接続を切ることを特徴とする、請求項12に記載された方法。
- 上記淡水電気分解モードユニットが作動すると、上記陰極の極性を陽極に転換し、上記補助電極の極性を陰極に転換し、極性を転換していない陽極、陰極から極性を転換した陽極、補助電極から極性を転換した陰極からなる回路接続を通じさせることを特徴とする、請求項12に記載された方法。
- 上記逆極電気分解モードユニットが作動すると、装置運転回数、運転時間を判断し、限界値を超える場合、上記補助電極の極性を陽極に転換し、補助電極から極性を転換した陽極、極性を転換していない陰極からなる回路接続を通じさせ、極性を転換していない陽極の回路接続を切ることを特徴とする、請求項12に記載された方法。
- 上記の水のタイプは海水あるいは淡水であることを特徴とする、請求項12から15までに記載されたいずれかの方法。
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