專利名稱：水的非化學(xué)等離子消毒方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水消毒的改進(jìn)，具體地說是涉及用于例如在冷卻塔空調(diào)系統(tǒng)、投幣操作的洗衣房洗滌水和漂洗水、醫(yī)院和商業(yè)洗衣房、游泳池、飲用水源、飛機(jī)盥洗室水源和某些工業(yè)和商業(yè)水流中的再循環(huán)水流的處理的改進(jìn)。
徹底的消毒、也就是消滅和除掉細(xì)菌、病毒等是廣泛的水流領(lǐng)域中的一個日趨重要的問題。一方面，由于用化學(xué)添加劑例如通過氯化作用或添加鹵素配合物進(jìn)行消毒的方法(基本上是數(shù)十年來唯一的商業(yè)消毒方法)會將毒素引入水中而要在許多行業(yè)禁止使用似乎越來越成為必然，另一方面，由于市政當(dāng)局認(rèn)識到了化學(xué)凈化和處理的水的價值而提高了它們的稅收，故使多需要水源的商業(yè)裝置的成本迅速增高。
例如，在本專利申請時，加利福尼亞的圣第亞戈(San Diego，California)每臺商業(yè)洗衣機(jī)的最初聯(lián)機(jī)稅為6000美元，一般的投幣操作洗衣機(jī)房有50臺洗衣機(jī)，這樣，其最初的營業(yè)稅支出絕對地有300000美元。采用再循環(huán)水將可顯著降低這一極高的商業(yè)成本。類似的情況在奧蘭多(Orlando)、佛羅里達(dá)(Florida)和其它的美國行政區(qū)均有出現(xiàn)，特別是由于人口增長和類似因素而使水源瀕臨枯竭的地方更是如此。最終的用戶、投資者以及管理機(jī)構(gòu)都同樣在尋找能對上述的和很多其它公用的地方例如投幣操作洗衣房、飯館、工業(yè)洗滌水加工、商用醫(yī)院洗衣房、游泳池、溫泉等等地方使用過的大量水進(jìn)行再循環(huán)的安全、可靠而且成本低的方法和裝置。
上述這些裝置用的再循環(huán)水的主要問題在于消毒，以便有效地消滅所有的細(xì)菌、原蟲、病毒等，特別是那些能導(dǎo)致當(dāng)今通過呼吸道傳染的疾病例如艾滋病、結(jié)核病等的發(fā)病率的增加以及其它能由水?dāng)y帶而傳播的傳染疾病的病菌。氯化作用對于消毒那種含有脂肪或其它脂類和膠狀物質(zhì)的水流常常是無效的。因此，迫切需要有不對來自上述的或類似的水源的水流進(jìn)行氯化作用的安全而可靠的消毒方法和消毒裝置。
改進(jìn)冷卻塔熱交換和空調(diào)系統(tǒng)中水的清毒方法也變得越來越需要。在這些系統(tǒng)中，采用空氣與水的熱交換來降低空氣的溫度，然后將已冷卻的空氣泵入要降溫的室內(nèi)，而后再將水噴入冷卻塔內(nèi)的蒸發(fā)冷卻和再使用。致冷水空調(diào)系統(tǒng)(其中的水是通過與致冷劑進(jìn)行熱交換而冷卻的)也需要消毒。更具體地說，最近已經(jīng)弄清楚，許多高致死病菌、特別是能引起“軍團(tuán)病”的軍團(tuán)桿菌和結(jié)核病菌都在冷卻塔和致冷水再循環(huán)系統(tǒng)中找到了理想的滋生地。這些細(xì)菌能通過普通的處理水系統(tǒng)中的損傷的和破漏的焊接接頭等部位而進(jìn)入通風(fēng)裝置中的空氣里。因此，設(shè)置有效的裝置以對這種冷卻塔和致冷水空調(diào)裝置中的水進(jìn)行消毒、防止上述危險的菌類和其它的呼吸致病菌的蔓延是很重要的。
飛機(jī)上用于沖洗衛(wèi)生間等的“水源”也需要可靠和徹底的消毒。由于飛機(jī)機(jī)艙中的氣壓會突然改變，因此對這種水進(jìn)行消毒便尤為重要。當(dāng)機(jī)艙氣壓突然降低時，溶于貯存水源中的氣體的蒸氣壓可能高于空氣的蒸氣壓，結(jié)果，大量的氣體會猛烈地進(jìn)入機(jī)艙的循環(huán)空氣中。由于收集在飛機(jī)貯水箱中的水明顯受到各種廢物的污染，突然釋放的溶解氣體可能含有大量的細(xì)菌、病毒等傳染病源，這對于乘客呼吸道的健康是十分危險的。因此，顯然極其需要對飛機(jī)的廢水進(jìn)行消毒。由于因重量的限制，飛機(jī)上的水是循環(huán)使用的，也就是說，反復(fù)用于沖洗衛(wèi)生間，故對飛機(jī)業(yè)上水源的消毒尤為重要。對多次使用中的水進(jìn)行簡單的中間過濾是不足以除掉水中攜帶的各種傳染病菌的。
還有許多極需要對水流進(jìn)行徹底而可靠的消毒的、尤其是不能使用氯化作用或添加其它不符合環(huán)保要求和危險的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行水消毒的地方，包括飲用水源、醫(yī)院和商業(yè)洗衣房、游泳池、溫泉、工業(yè)洗滌操作等。
本發(fā)明主要涉及以特別有效的方式對上述的水流進(jìn)行的消毒。實(shí)際上所遇到的各種水流也都要求附加過濾、沉淀、絮凝等前處理和后處理工步。本專利申請中所公開的具體消毒組件和工藝步驟可與本申請人的有關(guān)專利和未決專利申請中所公開的組件和工藝以及已知的組件結(jié)合使用，以便對每一特定處理的水流提供化學(xué)處理的裝置和方法，并提供“足夠有余的”消毒能力。
例如，在美國專利5443719及其部分繼續(xù)專利申請No.08/481994(申請日1995.7.7)中，申請人公開了一種用于使等離子氣流、絮凝劑和其它添加劑與要處理的水流相混合的特別有利的混合容器。必要時，可將該專利及未決申請的內(nèi)容與本專利相結(jié)合。又如，在美國專利申請No.08/326339中，申請人提出了一種用于使紫外線照射空氣流而產(chǎn)生離子化氣體原子和分子流的裝置。這些離子化氣流包括單態(tài)分子氧、離子化的氧原子、臭氧、離子化氮和其它的離子氣體物質(zhì)。這些離子化氣體原子流(本專利中有時也稱之為等離子)也用于本專利申請。在美國專利申請No.08/326339中所示的特定結(jié)構(gòu)也用于產(chǎn)生這種離子化的氣體原子和分子流。在美國的部分繼續(xù)申請No.08/627227(申請日1996.4.4代理人卷號No.DJ-11)中所示的改進(jìn)也被用于本專利中。
在美國的專利申請No.08/377620中，申請人提出了幾種不同類型的可用于本發(fā)明的對水流進(jìn)行前處理和后處理的裝置，并附帶說明這些裝置和上述專利No.5443719中公開的混合容器如何有效地用于處理水流。此外，在專利申請No.08/377620中所示的部件也可用于與本發(fā)明的新裝置和新方法相結(jié)合，以對要處理的特定水流進(jìn)行消毒。
最后，在美國專利申請No.08/377621中，申請人提出了一種能同時產(chǎn)生離子化氣體等離子流的改進(jìn)的水滅菌器，如果需要的話，這種滅菌器也可與本發(fā)明的消毒裝置結(jié)合使用。上述的幾個未決專利申請均納入本發(fā)明作為參考。
本發(fā)明的一個目的是提供一種改進(jìn)的非化學(xué)法的水的消毒方法及裝置，也就是說，不添加氯或其它有毒物質(zhì)而對水進(jìn)行消毒。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種通過產(chǎn)生幾種離子消毒劑而對水進(jìn)行消毒的方法和裝置，這種方法是至今還未被發(fā)現(xiàn)的，它操作容易、消毒裝置的能量消耗低。
根據(jù)本發(fā)明的對水流進(jìn)行消毒的方法及裝置包括向水流添加由消耗電極釋出的一種或多種特定金屬離子流和/或來自鹽類的特定消毒離子，并同時向水流引入含有多種離子化氣體物質(zhì)的氣流。在一種綜合所有上述的消毒源的實(shí)施例中，從要處理的水流中分流出一小部分水流、例如水流中的10～20％。使這一小部分水流在一個裝有粒狀的要引入水流中的物質(zhì)的鹽類例如溴化銀、溴化鈉、溴化鈣或碘化銀、碘化鈉、碘化鈣(工業(yè)上可用于其它目的)的容器中停留至少一段最小的平均停留時間。再將這一小部分水流重新導(dǎo)入主水流中，而后噴入含有臭氧、離子化的氧和氮的原子和分子以及類似的高氧化性的離子化氣體物質(zhì)的空氣流。這些等離子流可由大體如美國專利申請No.08/326339或No.08/627227(申請日1996.4.4；代理人卷號No.DJ-11)中公開的紫外線照射室產(chǎn)生。含有回流的一小部分水流并已引入離子化的氣流的水流然后通過兩對或多對的含有要加入水流中的金屬離子的金屬材料消耗電極。
在一個特別有利的實(shí)施例中，通過采用銅/錳或錳/銀消耗電極向水流中加入大量的錳。也可采用銅/銀電極。在電極的金屬材料中可加入≤10.0wt％。的氧化硅催化劑。在哪一種情況下，都在兩個電極間跨接極性以數(shù)秒鐘左右的時間間隔反復(fù)反向的直流電源，使之緩慢而連續(xù)地向水流釋放用于消毒的金屬離子。
根據(jù)要處理的特定水流，可以采用上述這些消毒技術(shù)的不同綜合、并與按照常規(guī)的或者上述未決專利申請所述方法實(shí)施的過濾、沉淀、絮凝和類似的普通方法相結(jié)合。
通過參考附圖將可更了解本發(fā)明，附圖中

圖1是按照本發(fā)明進(jìn)行再循環(huán)冷卻水的消毒的冷卻塔空調(diào)系統(tǒng)的總圖；圖1A是類似圖1系統(tǒng)的另一種結(jié)構(gòu)；圖2是使一部分要處理的水流與鹽類相接觸并向水流中添加離子化的氣體等離子和金屬離子流的組件的一種可能的結(jié)構(gòu)；圖3是使水流與鹽類相接觸的一種特別方便的組件的一個實(shí)施例的細(xì)節(jié)；圖4是按照本發(fā)明的對飛機(jī)上的再循環(huán)沖洗水源進(jìn)行消毒的裝置的簡圖；圖5是采用本發(fā)明的消毒裝置和方法的商用投幣操作的洗衣房供水系統(tǒng)的簡圖。
圖1示出采用本發(fā)明的消毒方法的空氣調(diào)節(jié)用冷卻水的典型冷卻塔系統(tǒng)的簡單結(jié)構(gòu)。所示的具體結(jié)構(gòu)代表容量達(dá)100噸的冷卻塔系統(tǒng)，當(dāng)然，這種裝置可以并聯(lián)地進(jìn)行工作，或者進(jìn)一步改裝成更大的系統(tǒng)。
這種冷卻塔系統(tǒng)的主要原理是由空氣流按熱交換關(guān)系而變熱的水向下流過冷卻塔，使其暴露在大氣中而冷卻。然后再使已冷卻的水與空氣流進(jìn)行熱交換，使空氣冷卻，這種過程重復(fù)進(jìn)行。而后，再將已冷卻的空氣導(dǎo)入要降溫的室內(nèi)。
例如，如圖1所示，冷卻水被導(dǎo)入多個熱交換裝置10中，要冷卻的空氣則按12所示的方向流過該熱交換裝置，然后再將這些空氣導(dǎo)入要降溫的室內(nèi)。水在離開熱交換器10之后，由管道送到冷卻塔14。在冷卻塔14中使其將熱量轉(zhuǎn)移到大氣中。之后，被冷卻的水流到水槽16中，再由泵18將水槽16中的水泵回到熱交換器10中，這就是一個循環(huán)。在有關(guān)的水冷卻系統(tǒng)中，上述的冷卻塔換成或加上使用一種容易激冷的致冷液(以前是氟利昂，現(xiàn)在改用含非氯氟烴基的致冷液)的熱交換步驟進(jìn)一步使水降溫。熟悉本技術(shù)的人一定會明白這種代換。
如上所述，這種冷卻塔和冷卻水空調(diào)系統(tǒng)為那些能侵入空氣系統(tǒng)、特別是通過熱交換器中的不密焊接接頭等而侵入空氣系統(tǒng)中的病毒和其它病原菌提供多產(chǎn)的繁殖場地。這些細(xì)菌、例如軍團(tuán)桿菌或結(jié)核病菌是十分危險的，其危害是可以致命的。誘發(fā)各種呼吸道疾病的病毒能以類似方式傳播。極不主張花高價來改造現(xiàn)有的冷卻塔或冷卻水空調(diào)系統(tǒng)以圖消除所有能使細(xì)菌或病毒進(jìn)入空氣系統(tǒng)中的部位(即使能達(dá)到這一目的)。冷卻塔系統(tǒng)一旦與大氣相通，便特別容易因空氣中的細(xì)菌等的侵入而使水受到污染。
采用例如紫外線照射等方法來消毒被冷卻的空氣是不可行的。更具體地說，為了使空氣流暴露在紫外線中足夠的時間以便殺死所有的病菌，必須對氣流的流速進(jìn)行嚴(yán)格的限制，同時還需要有極強(qiáng)的紫外線源，這樣便增加了該系統(tǒng)的最初成本和工作成本。最后，紫外線的照射還會加熱空氣，故有損于本裝置的意圖。
因此，重要的是提供對冷卻塔和空調(diào)機(jī)的水冷系統(tǒng)的徹底而可靠的消毒方法。
因此，本發(fā)明的消毒裝置設(shè)置在20、22和24處。在所示的實(shí)施例中，上述的通過第一消毒裝置20的回收主水流的總流量的15％左右由閥23分流。然后，由總的以26表示的一個或多個過濾裝置對所分流出來的部分水流進(jìn)行過濾。這些過濾器可以是美國的專利申請08/377620中所述的那種，或者是其它具有類似功能的裝置。已消毒的部分水流再回流到27處的主水流中。進(jìn)入的水流也可通過22處的第二消毒裝置。在水流回水槽16的路途中設(shè)置了來自氣體等離子源24的等離子流。在另一個實(shí)施例中(例如圖2詳圖所示)，來自等離子源24的等離子流在大致與設(shè)置生物消毒裝置20同一位置處射入水流中，以保證水流中的細(xì)菌完全氧化，從而消毒冷水，以利于防止任何細(xì)菌的擴(kuò)散。管道32將任何不溶解的氣體排入冷卻塔14中。
過濾裝置26的反洗水由儲水槽28提供。反洗水在排入下水道31之前，可儲存在存水槽30中。設(shè)置了三通閥34和36，以例與反洗泵進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪B接。
顯然，在圖1所示的實(shí)施例中，一部分再循環(huán)水在回流混入主水流27之前經(jīng)過了消毒和過濾。上述系統(tǒng)中的所有再循環(huán)水在一個短時間內(nèi)都通過生物消毒裝置。更具體地說，所有的水都通過生物消毒裝置22，而等離子流(也就是含有各種離子化氣體原子的氣體)則加入在24處的回流中。如上所述，所有的水都能通過生物消毒裝置20、22和過濾裝置26，上述過程是借助完全封閉閥23完成的。
圖1A示出在冷卻塔空調(diào)系統(tǒng)中采用本發(fā)明的水消毒方法的另一種結(jié)構(gòu)。在這一實(shí)施例中，由泵18泵出的總冷卻水流的一部分從熱交換器10分流出來而流過消毒裝置20和過濾裝置26再流回水槽16中。本實(shí)施例比圖1所示的實(shí)施例更易改成現(xiàn)有的裝置。
圖2示出本發(fā)明的對水流進(jìn)行徹底消毒(也就是使水中的所有細(xì)菌、病毒、原蟲等氧化和毀滅)的裝置的整體結(jié)構(gòu)。離子化氣體的等離子由裝置24供給。一部分水流在44處與消毒鹽類例如銀鹽、鈉鹽、碘化鈣或溴化物鹽相接觸。在圖中46、48所示的地方將金屬離子加入水流中。
首先借助于裝置44向水中加入消毒鹽，此處的設(shè)計(jì)是使較小股的水流在相當(dāng)長的時間內(nèi)與鹽類相接觸，使有效量的消毒鹽溶于各股水流中，然后再反滲入初始水流中并與其相混合。不希望使整個水流與消毒鹽相接觸，而是不必以太大的速度將鹽加到水流中，并且還要經(jīng)常再補(bǔ)給鹽。
所選的鹽可以是粒狀的銀鹽、鈉鹽或溴化鈣或碘化鈣鹽或它們的混合物。例如，根據(jù)本發(fā)明，可先將溴化銀鹽溶于水中，再引入適當(dāng)?shù)碾x子化氣體等離子原子，使其形成次溴酸。這種酸具有高的氧化性(如下面將要結(jié)合表I所討論的那樣)，因此，是一種有效的消滅細(xì)菌和病毒的消毒劑。例如，加入碘化鈣鹽便形成類似的氧化性的碘酸。
上述的有技術(shù)規(guī)格的鹽可在市場上買到。如上所述，水與上述這些鹽相接觸，并與離子化氣體流相混合的結(jié)果是可使其原位(也就是在水流本身中)形成有效量的次溴酸和/或碘酸消毒劑。原位形成這些酸的極大好處在于這些酸一形成馬上就具有高的氧化能力并可通過氧化作用而殺死細(xì)菌和病毒，其好處還在于完全避免了具有腐蝕性的物理處理和有危險的化學(xué)處理。
按照一個實(shí)施本發(fā)明的這一方面的最合適的實(shí)施例，所需的鹽45放入密封的容器46中。該容器46配有蓋子48，它們都是在市場上可買到的構(gòu)件，這就大大地降低了本發(fā)明的裝置的成本。蓋子的細(xì)節(jié)示于圖3。如圖所示，蓋子48具有在其內(nèi)部形成的橫向通道50，該通道50具有接納由入口管54進(jìn)來的水流的入口端52。蓋子48具有一個橫截面積與入口孔52相同的出口孔56。按照本發(fā)明，將一段管子58插入到蓋子的第二個孔(出口孔)中以便使橫向通道50的出口側(cè)的橫截面積減小20％左右，這就使流過出口側(cè)的水流速度一般增大至20～60psi(表壓)，流量為30～50加侖/分。通過蓋子的出口孔56時流速的增大將在測流量孔60處形成真空，該測流量孔60是在管子58上鉆出的、面朝下并通過鉆透由蓋子48的橫向通道50的出口孔56形成的下壁的大孔61與容器的內(nèi)部相連通。如圖所示，橫向通道50也與接納向下延伸到容器46的下封閉端處的浸管64的向下延伸的通道62相連通。
使用時，要處理的水流由管54供入。水通過浸管64而充滿容器46。有較少量的水流(總水流量的1～20％，其余的直接流過橫向通道)由于通過出口孔56的流速增大而形成的真空而被從測流量孔60向上吸出，如圖2中箭頭所示。這一少量的水流當(dāng)其存留在容器46一定時間(該時間取決于測流量孔60與入口孔52間的相對橫截面積和由管段58所減小的出口孔的面積)內(nèi)與鹽相接觸?？赏ㄟ^試驗(yàn)調(diào)到合適的孔尺寸，該尺寸在一定的寬范圍內(nèi)不太嚴(yán)格。例如，入口管54的直徑約為3～4英寸(內(nèi)徑)，并且，通過插入管段58使其減小1/3的面積，則測流量孔的直徑可為0.125～0.183英寸左右，這樣便有1～10％的主水流被分流而通過容器44中的粒狀鹽物質(zhì)45。總水流的這一小部分在容器44中的平均停留時間約為1～15分鐘，在這一時間內(nèi)，有一定量的鹽溶于水流中，并在它們與離子化的氣流相混合時形成有消毒作用的酸。
在圖2所示的實(shí)施例中(該實(shí)施例同樣不限制本發(fā)明，而只是本發(fā)明的例子而已)，在水流被分流而使其中的一小部分流入盛鹽的容器44中然后再與主水流相結(jié)合之后，再由等離子源引入離子化氣體的等離子流。離子化氣體的等離子流的典型組分將在下面結(jié)合表I詳細(xì)說明。簡言之，可以很方便地從等離子發(fā)生器68獲得含有有效量的離子化氣體原子例如原子氧、離子化的氧原子團(tuán)、臭氧、和離子化的氮等的空氣流，上述的等離子發(fā)生器見美國專利申請No.08/326339及其部分繼續(xù)No.08/627227(申請日1996.4.4；代理人卷號No.DJ-11)。
正如上述的專利申請中所述的，合適的等離子發(fā)生器68(也就是空氣中的離子化氣體原子流的有效源)含有一個帶有空氣入口72的密封室70。通過一個泵或者通過使空氣流在離子化后的狀態(tài)下與水流相混合而由于水流形成的文杜里效應(yīng)對空氣流產(chǎn)生吸力而將空氣流吸入密封室70中。在上述的任一種情況下，進(jìn)入的空氣流都由例如繞在紫外線燈(由適當(dāng)?shù)碾娫?6供電)周圍的管子75導(dǎo)引以便將一定量的空氣原子離子化。這種過程本身是眾所周知的。上述的未決專利申請中涉及到發(fā)明的以有效和可靠的方法使大部分氣體的原子離子化的特別有利的裝置。本申請人具體發(fā)現(xiàn)，如果采用高頻電源(20～50000Hz)，特別是采用這種頻率的脈沖電源時，普通的紫外線燈也能發(fā)射出附加的離子化紅外線。正如上面的未決專利申請所述，離子化的氣體原子在它們受到離子化的輻射作用時也受到磁場的作用。因此，可在合適的能量消耗下形成含有大百分比的臭氧、離子化氮和含離子化單態(tài)氧原子和分子類的離子化氧原子的等離子流。
上述的離子化氣體等離子流在圖2所示的80處引入水流中。也可以提供又一個文杜里制約而將氣流吸入水流中，而后，從一對或多對安裝在十字頭86或類似構(gòu)件中并直接與水流相接觸的消耗電極46、48將金屬離子流加入水流中。上述的電極通過跨接兩對電極的約為6～24V，500～5000毫安的直流電源88供電。直流電流的極性每隔數(shù)秒鐘反向一次，以保證電極材料的均勻消耗，并防止導(dǎo)電性污染物沉積在電極上。
電極46、48的材料隨要加入水流中的金屬離子的種類而變化。所要加入的金屬離子又按照有關(guān)的水流的特定的污染化學(xué)進(jìn)行選擇。當(dāng)然，業(yè)已知道，銅和銀離子可在消毒過程中有效地殺死水流中的生物體。而錳則比較少用于此類目的。按照本發(fā)明，二氧化硅是在熔煉鑄造時加入電極材料中的。因此，電極中含有的銅和銀的相對比例可以是50～95wt％Cu、≤1.0wt％SiO2、余Ag；70～95wt％Cu、≤1.0wt％SiO2、余Mn；或者80～90wt％Mn、≤10wt％SiO2和至少5wt％Ag或Cu。此處所說的組分以及下面各項(xiàng)權(quán)利要求中所述的組分指的是在熔煉鑄造成電極之前稱重的電極材料。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提供的在錳成分中特別加入高達(dá)10wt％的SiO2是采用普通的鑄造設(shè)備而能鑄出這些金屬的均勻的合金電極所必需的。更具體地說，在Cu/Mn混合物中添加少量的SiO2(以粉末狀二氧化硅砂的形式加到鑄造坩堝中)可使這種合金具有綜合的可鑄性，而這通常是不可能的。根據(jù)本發(fā)明，也可在Mn/Ag和Cu/Ag電極組分中加入SiO2以提高其可鑄性。添加與所提供的Mn量成一定比例的SiO2有助于熔融金屬中的均勻混合。因此，按照本發(fā)明的一個重要方面，就是在鑄造電極的金屬中加入SiO2以便水的消毒。在消毒過程中添加SiO2也是有益的。加入SiO2的鑄造電極在使用時消蝕也較均勻，這就可增加其有效壽命。
當(dāng)需要形成特殊的消毒化合物、或者當(dāng)需要避免在通常用于處理水的消耗電極中使用銅時，可采用含Mn和Ag并如上述添加SiO2的電極。過量使用銅會導(dǎo)致銅沉積在連接管道及其它配件的內(nèi)部。
要處理的水流最好以高度紊流的形式與(1)已與鹽相接觸過的小部分水流、(2)氣體等離子流、和/或(3)來自電極46、48的金屬離子流相混合。具體地說，紊流式的混合可保證水流的組分與電極釋放的錳離子和等離子流中的離子化氧產(chǎn)生有效反應(yīng)而形成例如高錳酸鹽基團(tuán)(MnO4-)。由此原位形成的其它種類的消毒原理將在下面討論。圖2所示的裝置可在十字頭86中產(chǎn)生紊流式混合從而對水流進(jìn)行有效的消毒。
現(xiàn)有技術(shù)中通常都認(rèn)為消毒的機(jī)理是氧化，也就是說，水中的細(xì)菌、病毒、藻類、原蟲以及其它有危險的生物病原菌能夠通過與氧化性物質(zhì)相接觸而被殺死。然后，通過過濾、沉淀、凝聚以及其它已知的技術(shù)(上述的任一種方法或所有的方法都可與本發(fā)明的消毒技術(shù)相結(jié)合)除掉其氧化的殘留物。通常用于水處理的氯氣也是一種氧化劑，也就是說，數(shù)十年來用于水消毒的氯化工藝與本發(fā)明所用的通過氧化作用而殺死生物體的消毒方法相似。但是，正如下面表I所示，氯和氯溶于水中所產(chǎn)生的次氯酸鹽(以及有關(guān)的氯化消毒處理用的化合物)的有效氧化作用實(shí)際上比本發(fā)明的將氧化劑加入水流中的氧化作用小得多。而且，當(dāng)生物病菌被乳狀的油、脂、膠狀顆粒等包住(這種情況在受污染的水中是經(jīng)常發(fā)生的)時，氯還不能氧化和殺死這些病菌。因此，通過使用本發(fā)明，不僅可防止氯的腐蝕作用及可能產(chǎn)生的危險的副作用，而且由于提高了本發(fā)明所加入的消毒物質(zhì)的氧化勢而更有效地完成消毒功能。
表I比較了由等離子發(fā)生器產(chǎn)生的各類等離子和按照本發(fā)明在水流中形成的其它氧化性物質(zhì)與氯和次氯酸鹽離子的氧化勢。等離子流包括離子化的原子氧和分子氧，也就是說包括離子化的單態(tài)分子氧和多原子離子化氧分子、氧原子團(tuán)和臭氧。在等離子發(fā)生器68中還產(chǎn)生氮離子。當(dāng)?shù)入x子流與水流在80處混合時，便形成附加的過氧化氫、羥基團(tuán)和全氫基團(tuán)。來自電極46、48的金屬離子與氧原子發(fā)生反應(yīng)而形成高錳酸鹽離子，與氧和氮離子發(fā)生反應(yīng)而形成硝酸銅和硝酸銀。溴化物及碘與等離子氣體離子、全氫基團(tuán)、羥基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)形成次溴酸和碘酸。
如表I所示，按照本發(fā)明加入水流中的離子的氧化勢的范圍從全氫基團(tuán)(H+)的1.7ev(電子伏特)至羥基團(tuán)(OH)的2.8ev。通過比較可以看出，氯的氧化勢為1.36ev。
表I還示出由釋出的錳與水中的氧離子形成的高錳酸鹽離子(MnO4-)的氧化勢以及由加入容器44中的水流的溴化物隨后與作為部分氣體等離子流加入的離子化氧相結(jié)合生成的次溴酸H(OBr-)的氧化勢。它們中每一種的氧化勢都顯著地高于普通使用的氯。
表I中還有一行標(biāo)題為“相對氧化能力”，它是指將氯的氧化勢定為1時按比值形式計(jì)算出來的按照本發(fā)明加入水中的物質(zhì)的氧化勢，以備比較。
表I
應(yīng)該明白，表中雖然列出了氯(氯在水中一般形成次氯酸鹽，本發(fā)明一般不用這些有毒的物質(zhì)進(jìn)行水處理)，但是應(yīng)避免使用它，表中列出這些物質(zhì)僅僅是為了比較。
最后，應(yīng)該注意到，由消耗電極釋放出來的銀和銅離子與水中的氧離子和氮離子相結(jié)合而形成硝酸銀(AgNO3)和硝酸銅(CuNO3)，它們可提供附加的殺菌和滅藻功能，并且本身具有超過表I所列的氧化劑的殺菌能力。同時使空氣流暴露在高能量的紫外線和強(qiáng)磁場中特別有利于形成氮離子，如美國專利申請No.08/326339和08/627227(申請日1996.4，代理人卷號No.DJ-11)中的等離子源的最佳實(shí)施例所述。
因此，從分析表I可以看出，本發(fā)明所加的消毒氧化劑每一種都比普通使用的氯有效得多。本發(fā)明所用的各種氧化劑綜合地提供了十分徹底的消滅細(xì)菌、病毒和原蟲的能力，業(yè)已證明，它對于消滅用水系統(tǒng)中的這些危險生物體是極為有效的。
如上所述，本發(fā)明的消毒裝置和方法能夠根據(jù)要處理的水流的準(zhǔn)確的化學(xué)和生物特性以及對最后流出的水的凈化要求加入不同的化合物來處理很多不同的水流。
例如，圖2示出一種消毒方法的三個主要部分，即(1)使小部分水流與溴化物鹽或碘化物鹽相接觸，再返回與水流相混合；(2)引入離子化氣體的等離子，和(3)導(dǎo)入金屬離子。所有這三步都可用于從污染源也就是可能含有危險的細(xì)菌、病毒或原蟲生物菌源的水源流出來的水。
為了達(dá)到極高的效率，所有的氧化劑和消毒物質(zhì)都在高度紊流區(qū)中大致相同的部位處導(dǎo)入水流中以保證徹底混合和反應(yīng)完全。此外，應(yīng)該注意到，金屬離子和由鹽生成的離子是在導(dǎo)入等離子的部位或接近該部位處原位產(chǎn)生的，因此，它們之間的反應(yīng)是同時發(fā)生的并且是高效的。故圖2～3所示的結(jié)構(gòu)具有多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。除了可通化氧化消滅細(xì)菌、病毒等外，還可以相信，這種污染物與離子化的氣體等離子相接觸將促進(jìn)它們與水中含有的其它固體顆粒和砂泥凝結(jié)成大的顆粒，從而更易用物理方法將其過濾掉。但是，本發(fā)明并不僅限于這種工作理論。
下面說明本發(fā)明的另一個實(shí)施例。如所周知，對飛機(jī)上的水源、也就是用于沖洗衛(wèi)生間等的水進(jìn)行消毒是重要的。更具體地說，飛機(jī)機(jī)艙的氣壓常會突然發(fā)生變化，當(dāng)機(jī)艙的氣壓突然降低時，溶于儲水箱的水中的氣體的蒸氣壓可能超過空氣的蒸汽壓，因此便有大量的溶解氣體和霧化濕氣突然進(jìn)入機(jī)艙的大氣中。由于貯存在飛機(jī)上盥洗室中的水源顯然已為人們的各種廢物所污染，上述溶解氣體的突然釋放可能含有大量的細(xì)菌、病毒和類似的生物菌類，這對于乘客是相當(dāng)危險的。因此，對飛機(jī)盥洗室的廢水進(jìn)行消毒顯然是迫切需要的。由于重量的限制，飛機(jī)上的水常常是循環(huán)使用的，也就是說用同樣的水反復(fù)沖洗衛(wèi)生間，因此，對其廢水進(jìn)行消毒是特別重要的。
圖4示出一種對飛機(jī)上用于沖洗衛(wèi)生間等的循環(huán)水進(jìn)行消毒的小型高效消毒裝置。供水箱122最初裝有消毒過的水，并將水供到124處的水龍頭。進(jìn)入的廢水100儲存在收集槽102中，在飛機(jī)著陸后將沉淀出來的固體顆粒104除去。在收集槽102中做出一個內(nèi)室106，該內(nèi)室106的底部帶有一個允許水向上流入內(nèi)室106的開口。內(nèi)室106中設(shè)有一個磁分離過濾器108，該過濾器可以例如是一個在專利申請No.08/377620中所公開的多級電過濾器。當(dāng)要去掉沉積出來的固體顆粒104時，可從口蓋110處將過濾器108取出，以便將淀沉物例如壓實(shí)、破碎或燒毀。
已過濾的要消毒的水由泵114通過管道112從過濾器108的中央泵出。泵114與一般如圖2所示的消毒裝置相連接，當(dāng)然，應(yīng)該明白，本專利所述的各種消毒方法都可用在該項(xiàng)用途。泵114安裝在第二個口蓋115上以方便進(jìn)入收集槽102的內(nèi)部。從116出來的已消毒的水通過三通閥118和電磁閥120而儲存在消毒水供水箱122中。由供水箱122流出的水隨后便可用來洗滌、沖刷衛(wèi)生間等如124所示。設(shè)置在供水箱122中的浮標(biāo)或水位開關(guān)126控制著閥118和120的位置以便使過量的消毒水通過管道128流回收集槽102中。設(shè)置了一個與飛機(jī)的外通風(fēng)口相連接的通風(fēng)口130以便使收集槽102中生物溶解自然產(chǎn)生的氣體排出外面。可以設(shè)置用于排水和沖洗收集槽用的其它連接管子等，但因簡化起見，故圖中未示出。
通過設(shè)置與廢水收集槽相結(jié)合的本發(fā)明的消毒裝置116，并在必要時設(shè)置儲存消毒水的第二個水槽，可使水源僅流出已消毒的水。徹底根除在飛機(jī)乘客艙內(nèi)的細(xì)菌、病毒和其它可能具有傳染性的生物菌類的擴(kuò)散的問題。
圖5示出應(yīng)用本發(fā)明的消毒方法和消毒裝置的又一個實(shí)施例，在本實(shí)施例中，本發(fā)明的裝置用于投幣操作的洗衣房用的再循環(huán)水系統(tǒng)中。當(dāng)然，類似的裝置還可用于其它類似的用途、熱水和冷水分別從加壓罐130、132流到聯(lián)接的洗衣機(jī)134、136。從洗衣機(jī)流出來的水(包括洗滌水和漂洗水)流入重力傾斜槽138中，并在重力的作用下向下流過多個網(wǎng)眼尺寸逐級變小的絨布篩網(wǎng)，而進(jìn)行初步的過濾操作。
在一級消毒回路中，流過絨布篩網(wǎng)140的水流進(jìn)入第一和第二沉淀槽142、144中。而后由泵146、148將水連續(xù)從沉淀槽142、144中抽出，在到達(dá)圖中以組件150、152簡要示出的本發(fā)明的消毒裝置(它們通常對應(yīng)于圖2和3所示的本發(fā)明的裝置)處進(jìn)行消毒，再返回到沉淀槽142、144中。這樣便完成了重要的初步消毒功能。
在一級回路中再循環(huán)的水有一部分由管道154進(jìn)入二級回路中，該二級回路中設(shè)有位于另一種凈化裝置158、160之下游的電解質(zhì)初步過濾器156。水由泵166泵送流過二級回路。離開電解質(zhì)初步過濾器156的水在168處進(jìn)行精細(xì)過濾。精細(xì)過濾器168和初步過濾器156可以是在本申請人的上述美國專利申請具體地說是申請?zhí)枮镹o.08/377620的專利申請中已公開過的那種。如簡圖所示，裝置158、160還含有一對與適當(dāng)?shù)碾娫聪噙B接的上述的金屬電極，以便在水進(jìn)入初步過濾器156之前將金屬離子釋放入水中。具體地說，流過系統(tǒng)的水在每一個白天里一般總是連續(xù)不斷的，但在夜里則斷流。加入凈化裝置158、160中的金屬離子足以阻止在過濾器156及其下游組件(包括過濾器168和水箱170、172)中任何細(xì)菌等的過夜生長。如圖所示，在162和164處可設(shè)置另外的絨布截除過濾器。城市的水在182處供入，并設(shè)置適當(dāng)?shù)拈y門以便用泵166對過濾器156、168、162、164進(jìn)行定期的反洗。
經(jīng)過過濾器168的精細(xì)過濾后的水儲存于水箱(圖中簡單地示出兩個水箱170、172)中，當(dāng)然，本發(fā)明并不限于兩個水箱。這些水箱中的水由泵174使其連續(xù)再循環(huán)而通過另外的消毒裝置176、178，圖中簡單標(biāo)出的176、178也含有按照本發(fā)明設(shè)置的、如圖2和3所示的組件。從水箱170、172流出的水在儲存入加壓的冷水罐130和熱水罐132之前可在簡單示為180處加入另一些“強(qiáng)力”消毒物質(zhì)，具體地說是加入有后效的金屬離子。
圖5所示的系統(tǒng)是要求節(jié)約用水的許多商業(yè)和工業(yè)裝置中循環(huán)水消毒和回收使用的普通水處理系統(tǒng)的典型。因此，應(yīng)該明白，圖5所示的系統(tǒng)以及這里所詳述的其它裝置僅僅是作為例子并簡單地說明在公知的用水場合下如何使用本發(fā)明的消毒方法和消毒裝置的例子。如認(rèn)為必要時，可對各個組件、附加過濾器、絮凝槽、沉淀槽等進(jìn)行改動或增加此類組件。
作為使用本發(fā)明的又一個實(shí)施例，醫(yī)院的洗衣房必須徹底消毒溢染有各種人體流出液的亞麻織品、衣服等，因此，上面結(jié)合圖2和3所詳述的三種消毒的最佳實(shí)施例最好都用于醫(yī)院的水循環(huán)系統(tǒng)中。在某些工業(yè)的水循環(huán)處理例如商業(yè)和/或工業(yè)的沖洗水處理等中，使水流與鹽接觸并加入離子化的氣體等離子就足夠了，也就是說，不必進(jìn)行添加金屬離子的工步，因?yàn)檫@些水流在再循環(huán)后不需與人體相接觸。在來自游泳池或溫泉的水流或循環(huán)通過空調(diào)的熱交換器的水流中(如上述)，則加入離子化氣流和金屬離子便足夠了，可免去與鹽接觸的工步。但是，上述這些也僅作為例子，不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。同理，在很多情況下，最好使希望設(shè)置的附加裝置組件，例如在上述未決專利申請中所示的磁分離過濾器、絮凝裝置和沉淀裝置與下面權(quán)利要求中所述的特定裝置相結(jié)合。
因此，雖然上面詳細(xì)地說明了本發(fā)明的幾個最佳實(shí)施例，但并不由此來限制本發(fā)明，本發(fā)明的范圍只由下面權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種對水流進(jìn)行消毒的方法，包含下列步驟使上述水流中的一小部分與由溴化銀、溴化鈉或溴化鈣或碘化銀、碘化鈉或碘化鈣組成的鹽組中的一種或多種鹽相接觸，再使這一小部分水流返回到上述的水流中；產(chǎn)生含有一定比例的氧化氣體原子和分子(包含離子化的分子或原子氧或氮，或臭氧中的一種或多種)的空氣流，并使其與上述的水流相混合，和產(chǎn)生含有銅、錳和銀中的一種或多種的金屬離子流并使其與上述的水流混合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，包括上述回流的小部分水流的上述的水流含有氧化氣體的原子和分子的空氣與金屬離子是在高度紊流狀態(tài)下幾乎同時地互相混合的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，上述的含有一定比例的氧化氣體的原子和分子的空氣流是由紫外線照射大氣流而形成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，上述的紫外線是由一個或多個低壓汞蒸氣燈產(chǎn)生的，該燈由50～115伏、500～1500毫安、20000～50000赫茲的高頻交流電源供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，上述的高頻交流電流在它們的峰值的約50～100％之間反復(fù)脈沖。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，上述的產(chǎn)生含有銅、錳、銀中的一種或多種金屬離子流并使其與水流相混合的步驟是通過對置于上述水流中的消耗電極通以直流電而完成的，而該消耗電極中含有要加入上述水流的金屬離子。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于，上述的第一對電極是由含70～95wt％Cu、≤1wt％SiO2、余為Mn的材料鑄造而成的。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于，上述的第一對電極是由含80～90wt％Mn、≤10wt％SiO2和至少5～10wt％的Ag或Cu的材料鑄造而成的。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于，上述的第一對電極是由含50～95wt％Cu、≤1wt％SiO2、余為Ag的材料鑄成的。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于，上述的供給上述電極的直流電為6～24伏、500～5000毫安、但直流電的極性每隔1秒～5分鐘反向一次。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，上述的使一小部分上述的水流與溴化銀、溴化鈉、溴化鈣或碘化銀、碘化鈉、碘化鈣相接觸并使這一小部分水流回流的方法是從上述的水流中分流出一小部分，再將這分流出來的小部分水流從裝有上述鹽的長形容器的一端引入、再從該容器的另一端流出并回流到上述的水流中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于，上述的從水流中分流出來的小部分水流約占總水流中的1～10％。
13.一種對水流進(jìn)行消毒的方法，它包括下列步驟產(chǎn)生含有一定比例的氧化氣體原子和分子的空氣流，其包含離子化的分子或原子氧、氮或臭氧中的一種或多種，并使其與上述的水流相混合；和產(chǎn)生含有由銅、銀和錳離子組成的離子組中的至少兩種離子的金屬離子流并使其與上述的水流相混合。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其特征在于，上述的水流、含有氧化氣體原子和分子的空氣和金屬離子是在高度紊流狀態(tài)下幾乎是同時地互相混合的。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其特征在于，上述的產(chǎn)生含有由銅、銀、錳離子組成的離子組中的至少兩種離子的金屬離子流，并使其與水流相混合的工步是對一對置于上述水流中的電極通以直流電而完成的，該電極的材料由下列各組合金中選擇70～90wt％Cu、≤1％SiO2、余Mn；80～90wt％Mn、1～10wt％SiO2、至少5～10wt％的Ag或Cu；以及50～95wt％Cu、≤1wt％SiO2、余為Ag。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征在于，通到上述電極的直流電為6～24伏、500～5000毫安，其極性每隔1秒～5分鐘反向一次。
17.一種對水流進(jìn)行消毒的方法，它包含下列步驟使上述水流中的一小部分與由溴化銀、溴化鈉、溴化鈣或碘化銀、碘化鈉、碘化鈣組成的鹽組中的一種或多種鹽相接觸，再使這一小部分水流返回到上述的水流中；和產(chǎn)生含有一定比例的氧化氣體原子和分子的空氣流，其含有離子化的分子或原子氧、氮或臭氧中的一種或多種，并使其與上述水流相混合。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其特征在于，包括上述的回流的一小部分水流的上述的水流與含有氧化氣體原子和分子的空氣是在高度紊流狀態(tài)下幾乎同時地互相混合的。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其特征在于，上述的含有一定比例的氧化氣體原子和分子的空氣流是由一個或多個紫外線燈發(fā)出的紫外線照射大氣流而形成的，上述的紫外線燈通以50～115伏、500～5000毫安、20000～50000赫茲的高頻交流電。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其特征在于，上述的高頻交流電還以其電流全值的70～100％的甚低頻率進(jìn)行脈沖。
21.一種由70～95wt％Cu、≤1wt％SiO2、余Mn的材料鑄成的用于水消毒的消耗電極制品。
22.一種由80～90wt％Mn、1～10wt％SiO2至少5～10wt％Ag或Cu的材料鑄成的用于水消毒的消耗電極制品。
23.一種由50～95wt％Cu、≤1wt％SiO2余Ag的材料鑄成的用于水消毒的消耗電極制品。
24.水消毒用的裝置，含有使上述水流的一小部分與由溴化銀、溴化鈉、溴化鈣或碘化銀、碘化鈉、碘化鈣組成的鹽組中的一種或多種鹽相接觸的裝置，和用于產(chǎn)生含有一定比例的氧化氣體原子和分子的空氣流，其含有離子化的分子或原子氧、氮或臭氧中的一種或多種，并使其與上述水流相混合的裝置。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的裝置，其特征在于，它還含有包括上述的一小部分回流水的上述的水流在高度紊流狀態(tài)下與含有氧化氣體的原子和分子的空氣幾乎同時地互相混合的裝置。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的裝置，其特征在于，它還含有用于產(chǎn)生含有銅、錳和銀離子中的一種或多種的金屬離子流并使其與上述的水流相混合的裝置。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的裝置，其特征在于，上述的產(chǎn)生含有銅、錳和銀離子中的一種或多種的金屬離子流并使其與上述的水流相混合的裝置含有一對置于上述的水流中并由含有要釋放的離子的材料鑄成的電極、以及向該對電極供給6～24伏、500～5000毫安的直流電的裝置。
28.根據(jù)權(quán)利要求24的裝置，其特征在于，上述的使上述的水流中的一小部分與上述的選定的鹽相接觸并使該小部分水流回流到上述的水流中的裝置含有用于從上述的水流中分流出一小部分水流的裝置；用于將上述的分流出來的一小部分水流從一個含有上述的選定的鹽的長形容器的一端導(dǎo)入該容器中的裝置；用于使上述的一小部分水流從上述容器的另一端流出的裝置；用于使上述的一小部分水流回流至上述的水流中的裝置。
29.根據(jù)權(quán)利要求24的裝置，其特征在于，上述的水流供入到用于使上述的一小部分水流與上述選出的鹽相接觸并使其回流到上述的水流中的裝置，該裝置含有一個裝有上述鹽的容器，該容器具有一個跨過其上端的橫向通道、一個與上述的管道相連接的上述橫向通道的第一端或入口端、一個與上述的橫向通道相連接并向下延伸而終止于一個與上述容器的下封閉端相并置的開口端上的第二導(dǎo)管、和一個在上述的橫截面積減小的上述的橫向通道的第二端或出口端上形成的測流量孔，這樣，當(dāng)上述的容器充滿由上述的第二導(dǎo)管送來的上述水流的水時，上述水流的一小部分水流便在已與上述容器中的上述鹽接觸至少一段最小的平均停留時間后由上述的測流量孔回流入上述的水流中。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的裝置，其特征在于，上述橫向通道的上述第二端或出口端的橫截面積約為該橫向通道的第一端或入口端的橫截面積的50～90％，因此，在上述的向下敞開的測流量孔之上面形成了一種吸力，從而使通過上述容器的上述水流中的一小部分從上述的測流量孔回流到上述的水流中。
31.根據(jù)權(quán)利要求29的裝置，其特征在于，上述測流量孔的橫截面積約為上述橫向通道的上述第二端或出口端的橫截面積的1～20％。
32.根據(jù)權(quán)利要求29的裝置，其特征在于，上述橫向通道的第二端或出口端的減小的橫截面積是通過將一段管子插入到上述的橫向通道的第二端而形成的，上述測流量孔是在上述的該段管子插入上述的橫向通道的出口端之前在該管子上鉆出的孔，從而使該孔方向向下而與上述容器的內(nèi)部相通。
33.一種用于使水流中的一小部分與所需的材料接觸至少一段平均暴露時間后使該小部分水流回流至上述水流中的裝置的制品，該裝置含有一個裝有上述所需材料的封閉容器、一個跨過上述容器的上端而延伸的橫向通道、一個與導(dǎo)引上述水流的第一導(dǎo)管相連接的上述橫向通道的第一端或入口端、一個與上述橫向通道相連接并從其向下延伸并終止于一個與上述容器的下封閉端并排的開口端的第二導(dǎo)管和一個在上述的橫向通道的橫截面積比其第一端或入口端縮小的第二端或出口端上形成的向下敞開的測流量孔，這樣，上述的容器就充滿了來自上述水流的水，而由上述測流量孔計(jì)量的上述水流中的一小部分則在上述的容器中與上述的材料接觸至少一段最小的停留時間后從上述的測流量孔回流到上述的水流中。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的裝置，其特征在于，上述橫向通道的上述第二端或出口端的橫截面積約為上述橫向通道的第一端或入口端的橫截面積的50～90％，因此可在上述的向下敞開的測流量孔之上面產(chǎn)生一個吸力，從而使通過上述容器的上述水流中的一小部分從上述的測流量孔返回到上述的水流中。
35.根據(jù)權(quán)利要求33的裝置，其特征在于，上述的測流量孔的橫截面積約為上述橫向通道的上述第二端或出口端的橫截面積的1～20％。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的裝置，其特征在于，上述橫向通道的第二端或出口端上縮小的橫截面積通過將第一段管子插入到該橫向通道的第二端而形成，上述的測流量孔是在上述的管子插入到上述的橫向通道的出口端之前在該管子上鉆出的，使該孔方向向下并與上述容器的內(nèi)部連通。
37.一種用于水消毒的裝置，含有用于產(chǎn)生含中一定比例的氧化氣體原子和分子的空氣流，其含有離子化的分子或原子氧、氮或臭氧中的一種或多種，并使其與上述水流相混合的裝置，和用于產(chǎn)生含有錳離子和銅離子、銀離子中的一種或多種金屬離子流并使其與上述水流相混合的裝置。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的裝置，其特征在于，它還含有使上述的水流中的一小部分與由溴化銀、溴化鈉、溴化鈣或碘化銀、碘化鈉、碘化鈣組成的鹽組中的一種或多種相接觸并使其回流至上述的水流中的裝置。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的裝置，其特征在于，它還含有包括上述回流的一小部分水流的上述的水流在高度紊流狀態(tài)下幾乎是同時地與含有離子化的氧化氣體原子和分子互相混合的裝置。
40.根據(jù)權(quán)利要求37的裝置，其特征在于，上述的用于產(chǎn)生含有銅、錳和銀離子中的一種或多種的金屬離子流并使其與上述的水流相混合的裝置含有一對置于上述的水流中并由含有要釋放的離子的材料鑄成的電極、以及向該對電極供給6～24伏、500～5000毫安的直流電的裝置。
41.一種對投幣操作的洗衣機(jī)、工業(yè)或空調(diào)機(jī)用的熱交換介質(zhì)、游泳池、溫泉等用的循環(huán)水流進(jìn)行消毒的方法，含有下列步驟產(chǎn)生含有一定比例的氧化氣體原子和分子的空氣流，其含有離子化的分子或原子氧、氮或臭氧中的一種或多種并使其與上述水流相混合；和產(chǎn)生含有銅、錳和銀離子中的一種或多種的金屬離子流并使其與上述的水流相混合。
42.一種對旅館、飯館、醫(yī)院、商業(yè)洗衣機(jī)、或城市、工業(yè)或商業(yè)水源等的再循環(huán)水流進(jìn)行消毒的方法，含有下列步驟使上述水流中的一小部分與由溴化銀、溴化鈉、溴化鈣或碘化銀、碘化鈉、碘化鈣組成的鹽組中的一種或多種相接觸并使其回流至上述的水流中；產(chǎn)生含有一定比例的氧化氣體原子和分子的空氣流，其含有離子化的分子或原子氧、氮或臭氧中的一種或多種，并使其與上述水流相混合；產(chǎn)生含有銅、錳和銀離子中的一種或多種的金屬離子流并使其與上述水流相混合。
43.一種對工業(yè)操作、商業(yè)再循環(huán)和水儲存操作等再循環(huán)水流進(jìn)行消毒的方法，含有下列步驟使上述水流中的一小部分與由溴化銀、溴化鈉、溴化鈣或碘化銀、碘化鈉、碘化鈣組成的鹽組中的一種或多種相接觸并使其回流至上述水流中；和產(chǎn)生含有一定比例的氧化氣體原子和分子的空氣流，其含有離子化的分子或原子氧、氮或臭氧中的一種或多種，并使其與上述水流相混合。
44.一種對沖洗飛機(jī)衛(wèi)生間等用的有限水源進(jìn)行再循環(huán)和消毒的方法含有下列步驟將初始用水量存于供水箱和收集槽中；從上述的供水箱中排出水沖洗衛(wèi)生間；將已用于沖洗衛(wèi)生間的水收集到上述的收集槽中；對上述收集槽中的水進(jìn)行過濾以除去其中的固態(tài)物質(zhì)；用下列方法對已過濾的水進(jìn)行消毒；使上述已過濾的水流與離子化的氣體等離子或由金屬電極釋放出來的離子中的一種或多種相混合；或者使已過濾的水流與溴化銀、溴化鈉、溴化鈣或碘化銀、碘化鈉、碘化鈣中的一種或多種相接觸；使上述已消毒的水流回流至上述的供水箱中。
全文摘要
用于對各種各樣的受到生物污染的水流進(jìn)行非化學(xué)消毒的裝置及方法,該裝置含有一個帶有水流控制機(jī)構(gòu)的容器,以便使水流中的一小部分與消毒鹽類相接觸而后回流至要處理的主水流中。此外,還加入離子化的氧化氣體等離子流和金屬離子流。本專利還公開了用于向水流提供消毒用金屬離子的消耗電極的改進(jìn)的成分。通過結(jié)合對用于冷卻塔再循環(huán)水空調(diào)系統(tǒng)以及其它工業(yè)水回收應(yīng)用中的商業(yè)洗衣房和飛機(jī)沖洗水源等的再循環(huán)水的消毒的實(shí)施例闡述了本發(fā)明。
文檔編號B01D24/02GK1188460SQ97190311
公開日1998年7月22日 申請日期1997年4月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月4日
發(fā)明者丹尼斯·E·J·約翰遜 申請人:水合離子系統(tǒng)公司