專利名稱：用于水消毒處理的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于水消毒處理的方法和設(shè)備。本發(fā)明主要用于給含有細(xì)菌、藻類和其它水生疾病的游泳池水提供消毒處理，但應(yīng)記住，本發(fā)明也可廣泛地用于含有這些生物體和疾病、因而需要消毒處理的其它水體。
雖然使用氯和其它鹵族元素是水消毒處理的優(yōu)選方法，但眾所周知這種方法具有很多缺點(diǎn)。從科學(xué)的意義上提出了對游泳池的“過氯化”(溶液中的氯濃度超過10ppm)要求、以便對水進(jìn)行消毒處理從而滿足健康規(guī)則的要求，盡管所有鹵族元素、特別是氯元素都是活性很強(qiáng)的元素、并易于形成已知本身就是危害環(huán)境的污染物以及已被證明是致癌物的副產(chǎn)物。氯本身對人類具有很大的毒性，健康專家只允許游泳池水中含有一定量的氯(常規(guī)值是2-3ppm)。在游泳池的正常使用中氯的消耗和降解會使消毒處理的效果變差?？偟恼f來，目前單獨(dú)使用鹵族元素進(jìn)行消毒的方法是不完善的，在消除致病生物體方面并不是完全成功的。由于有效消毒處理所用的反應(yīng)物的毒性極大，所以從職業(yè)保健的觀點(diǎn)來看氯具有很大的危險。
在某些情況下，氯與水形成次氯酸。已知如果水的pH值是6．8，則約80％的氯離子可轉(zhuǎn)變成次氯酸。在pH值是8．0時，只有約20％的氯離子可轉(zhuǎn)變成次氯酸。
作為消毒劑，次氯酸的效力約為氯的300倍，且不形成有害的副產(chǎn)物。例如，眾所周知，過氧化氫就是人體細(xì)胞的自然產(chǎn)物。與可得到的氯結(jié)合(來自人體的鹽攝入)，過氧化氫形成次氯酸，在細(xì)胞環(huán)境中構(gòu)成疾病的控制機(jī)制。
與使用諸如氯、溴和碘等其它材料進(jìn)行消毒處理相比，附加氯和過氧化氫試劑而生成的次氯酸對于游泳池的使用者具有更友好的環(huán)境和更小的危險。次氯酸的濃度可以保持在對游泳池使用者給于較好衛(wèi)生防護(hù)的較高水平。當(dāng)提供了正確的過氧化氫和鹵族元素的相對量時，通常確定的水消毒處理的氧化還原電位(ORP)的優(yōu)選操作范圍是220-290mV，更優(yōu)選的操作范圍是235-275mV。
上述所有特征已在我們的專利AU657897中公開。目前，全世界的衛(wèi)生專家都在尋找實現(xiàn)更低的致病生物體濃度的方法和結(jié)合過氧化氫和鹵族元素向次氯酸的轉(zhuǎn)變、在更有效地控制細(xì)菌的前提下使水的使用者最小限度地接觸鹵素試劑。
雖然，已知使用諸如銅和銀鹽離子的離子類伴隨添加劑來改善用過氧化氫和氯進(jìn)行水消毒處理的效果，如WO 98／22397所述，這種系統(tǒng)依賴向水系中施放危險毒素，例如以高的氯的局部施放濃度、將Cu2+離子施放到其中所述的添加劑丸周圍的水體中。諸如Cu2+和Ag+離子對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這類離子對于水的使用者和危險過程的操作者都是不安全的。
本發(fā)明的第一方面提供一種水體消毒處理的方法，其步驟(a)根據(jù)被消毒處理的水的體積添加預(yù)定量的過氧化氫；(b)根據(jù)被消毒處理的水的體積添加預(yù)定量的鹵素；(c)添加包含銀和銅作為膠態(tài)溶解金屬的組中一定量的一種或多種，該膠態(tài)溶解金屬通過在被消毒的水中的過氧化氫和鹵素的作用下控制相應(yīng)金屬源金屬的溶解而產(chǎn)生；(d)其中，過氧化氫的預(yù)定量能確保所有鹵素轉(zhuǎn)化成次氣酸，并剩余足夠的過氧化氫以對水提供至少一定程度的氧化。
優(yōu)選地，該水消毒處理方法包括使用提供需要消毒處理的水流的網(wǎng)狀泵、和使用設(shè)置的用于接收在所述泵壓力下的水的容器，所述容器適于容納所述的膠態(tài)溶解金屬源和鹵素試劑源，因此所述的水經(jīng)過所述容器循環(huán)并返回到該水流，其中，在所述容器接收來自所述泵的水的上游，設(shè)置有計量裝置以便將過氧化氫試劑施放到該水流中。
優(yōu)選地，該水消毒處理方法向返回到水流下游的所述水，釋放加入到水流中的過氧化氫試劑。
優(yōu)選地，該水消毒處理方法通過節(jié)流來調(diào)整從泵壓力側(cè)進(jìn)入所述容器的水流，使流體在容器中形成適當(dāng)駐留時間，以便產(chǎn)生有效的化學(xué)反應(yīng)。
優(yōu)選地，該水消毒處理方法調(diào)整過氧化氫試劑的施放速度，以滿足消毒所需的特定條件和處理時的水流速度。
另一方面，本發(fā)明為被泵從水體重復(fù)循環(huán)出的水流提供一個消毒設(shè)備，所述的泵具有與水體連接的進(jìn)入管道和排出管道，所述消毒設(shè)備包括一個適于存放含有膠態(tài)溶解金屬的銀和銅的組中一種或多種的源、以及鹵素試劑源的容器；一個從容器伸出、并連接到排出管道的輸送管道；一個連接到進(jìn)入管道和排出管道之一的返回管道，于是在使用中，被泵壓出的水通過輸送管道、容器、和返回管道，所述消毒設(shè)備還包括用于將過氧化氫試劑提供到輸送管道至排出管道的連接上游的水流中的計量裝置。
優(yōu)選地，該水消毒設(shè)備所具有的計量裝置包括一個電磁閥或計量泵或類似裝置，以便以預(yù)定速率將過氧化氫試劑提供到泵上游的水流中。
優(yōu)選地，該水消毒設(shè)備具有一個泵，該泵設(shè)有粗過濾器，其中，返回管道連接到粗過濾器上游的進(jìn)入管道。
優(yōu)選地，該水消毒設(shè)備具有一個容器，該容器用于存放金屬銅源和金屬銀源、以及鹵素試劑源，其中的金屬銅和銀以多個金屬棒、桿或顆粒的形式存在，氯源以固態(tài)形式存在。
雖然還有可落入本發(fā)明范圍內(nèi)的其它形式的方案，但下面只以實例方式結(jié)合


本發(fā)明的優(yōu)選方案，其中圖1表示本發(fā)明的水消毒處理設(shè)備的示意圖。
圖2表示使用本發(fā)明的水消毒處理所得出的實驗結(jié)果的曲線圖。
參照附圖，需要消毒的進(jìn)入水流被泵的抽吸作用吸入進(jìn)入管道10，并將試劑直接施放到該水流中。通過間隔地操作電磁閥或定時器控制的計量泵12將過氧化氫從濃縮的試劑源11(例如50％w／w)施放。這種設(shè)置將水中的過氧化氫的水平優(yōu)選地保持在10與50ppm之間。實驗發(fā)現(xiàn)，在給水連續(xù)提供最小濃度的試劑以確保水始終“被氧化”的條件下，短間隔的定期施藥可比長間隔的定期施藥更有效地控制致病生物體。
而后，進(jìn)入管道中的水流通過粗過濾器以除去游泳池系統(tǒng)中的固體粗顆粒、葉子或其它碎屑。之后，水流通過管子13進(jìn)入主水網(wǎng)狀泵16本身。通過管道18，該泵將大多數(shù)水流返回到被消毒的水體。但是，來自泵16的水側(cè)流在借助返回管道24從過氧化氫試劑的注入點(diǎn)下游返回進(jìn)入進(jìn)入管道10之前通過輸送管道20被傳送流經(jīng)容器22。在使用中，這個水側(cè)流還具有由容器22施放給它的更重要的消毒試劑。
在容器22中有一個用于丸形或盤形的氯試劑固體源26的主存放區(qū)。這種設(shè)置以0．4到0．8ppm之間的大小向被消毒的水體施加氯。在施加氯的情況下，由于可得到的氯或其它鹵素將與可得到的過氧化氫立即反應(yīng)、并形成例如次氯酸，所以不會形成危險的氯化副產(chǎn)物。
在容器22中放置多個金屬棒或其它形狀的銅和銀金屬源(例如，條形或顆粒)，圖中以28表示。銅源可以是混合的金屬(例如與鋅混合成黃銅)、不必具有任何特定的等級或純度。這種設(shè)置確保當(dāng)過氧化氫與鹵素處在被消毒的水體中、并且這個液體與金屬銅和銀混合時產(chǎn)生協(xié)合作用。借助過氧化氫氧化劑的作用以可控的溶解速度釋放少量的這些用作膠態(tài)材料的金屬。膠態(tài)的銀和銅對于與其接觸的人類很安全、并具有FDA的許可。
如已有技術(shù)所述，所用的過氧化氫的量可確保所有鹵素轉(zhuǎn)化成次氯酸、并剩余足夠的過氧化氫對水進(jìn)行氧化。膠態(tài)顆粒的銀和銅共同存在于被消毒的水中作為使一些過氧化氫轉(zhuǎn)化成也對存在的細(xì)菌和其它生物體進(jìn)行消毒的氫氧離子基和氧的催化劑。醫(yī)學(xué)和生物學(xué)已知?dú)溲趸亲罹咔治g性的自由基，在獨(dú)立的實驗中它們能夠在極短的時間內(nèi)完全消滅某類存在的細(xì)菌。
另外，已知銀具有抗菌性，且銅也是一種良好的除藻劑和有效的抗真菌試劑。
容器22沒有特定的優(yōu)選方向，垂直或是水平都可、也不管是銅還是銀金屬源，圖中標(biāo)為28的金屬源需放置在容器22的一端。容器22只需提供含有過氧化氫的水與氯之間密切混合的區(qū)域、和金屬進(jìn)行可控速度的溶解以形成膠態(tài)金屬材料的區(qū)域。
水流過容器22經(jīng)連接到進(jìn)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，只要在使用時，水在泵16足夠的壓力下可順序地流過輸送管道20、容器22、和返回管道24。操作過程中的其它要求是過氧化氫試劑11應(yīng)當(dāng)進(jìn)入在輸送管道20連接到排出管道18的上游位置的進(jìn)入管道10內(nèi)的水流中。
在一個實驗中，通過使用圖1所示的混合氧化劑和金屬的系統(tǒng)(ⅲ)可知，與使用(ⅰ)只有鹵素(氯)的系統(tǒng)和(ⅱ)鹵素(氯)與過氧化氫混合的氧化劑系統(tǒng)相比，我們能夠?qū)崿F(xiàn)明顯減少細(xì)菌數(shù)。在滿足水的氧化還原電位(ORP)的優(yōu)選操作范圍220-290mV內(nèi)的226mV操作的系統(tǒng)(ⅱ)和系統(tǒng)(ⅲ)表示提供了過氧化氫和氯的正確的相對量。其結(jié)果以曲線示于圖2中。從該數(shù)據(jù)可知，原始細(xì)菌數(shù)是441，經(jīng)過1小時后、未處理控制的樣品細(xì)菌數(shù)上升到508。使用僅含有鹵素(氯)系統(tǒng)進(jìn)行消毒的系統(tǒng)的最終細(xì)菌數(shù)是398(細(xì)菌實際減少22％)。使用鹵素(氯)與過氧化氫混合的氧化劑系統(tǒng)的系統(tǒng)的最終細(xì)菌數(shù)是288(細(xì)菌實際減少43％)。最后，使用鹵素(氯)和過氧化氫混合的氧化劑系統(tǒng)與本發(fā)明限定的銅和銀金屬組合的系統(tǒng)的最終細(xì)菌數(shù)是270(細(xì)菌實際減少47％)。
以前人們不了解利用膠態(tài)金屬的催化特性可增強(qiáng)過氧化氫和氯對水的消毒處理，這種處理在新設(shè)計的設(shè)備中進(jìn)行，設(shè)備中所含的試劑緊密地相互靠近、并對操作者和被消毒水體的使用者更加衛(wèi)生和安全。
權(quán)利要求
1.一種水體消毒處理的方法，包括(a)根據(jù)被消毒處理的水的體積添加預(yù)定量的過氧化氫，(b)根據(jù)被消毒處理的水的體積添加預(yù)定量的鹵素，(c)添加包含銀和銅作為膠態(tài)溶解金屬的組中的一定量一種或多種，該膠態(tài)溶解金屬通過在被消毒的水中的過氧化氫和鹵素的作用下控制相應(yīng)金屬源金屬的溶解而產(chǎn)生(d)其中，過氧化氫的預(yù)定量可確保所有鹵素轉(zhuǎn)化成次氯酸，并剩余足夠的過氧化氫以對水提供至少一定程度的氧化。
2.如權(quán)利要求1所述的水體消毒處理方法，包括使用提供需要消毒處理的水流的網(wǎng)狀泵、和使用設(shè)置的用于接收在壓力作用下來自所述泵的水的容器，所述容器適于容納所述的膠態(tài)溶解金屬源和鹵素試劑源，因此所述的水經(jīng)所述容器被重復(fù)循環(huán)并返回到該水流，其中，在所述容器接收來自所述泵的水的上游，設(shè)置有計量裝置，將過氧化氫試劑釋放到該水流中。
3.如權(quán)利要求2所述的水體消毒處理方法，其特征在于，所述的水返回到向水流施加過氧化氫試劑的水流的下游。
4.如權(quán)利要求2或3所述的水體消毒處理方法，其特征在于，通過節(jié)流調(diào)整從泵壓力側(cè)進(jìn)入所述容器的水流而產(chǎn)生流體在容器中的適當(dāng)駐留時間，以便產(chǎn)生有效的化學(xué)反應(yīng)。
5.如權(quán)利要求2-4中任一個所述的水體消毒處理方法，其特征在于，調(diào)整過氧化氫試劑的施放速度，以滿足消毒所需的特定條件和處理時的水流速度。
6.一個用于消毒水體中被泵重復(fù)循環(huán)的水流的設(shè)備，所述的泵具有與水體連接的進(jìn)入管道和排出管道，所述消毒設(shè)備包括一個適于存放含有膠態(tài)溶解金屬的銀和銅的組中一種或多種的源、以及鹵素試劑源的容器；一個從容器伸出、并連接到排出管道的輸送管道；一個連接到進(jìn)入管道和排出管道之一的返回管道，于是在使用中，在壓力作用下水從泵通過輸送管道、容器、和返回管道，所述消毒設(shè)備還包括用于將過氧化氫試劑提供到輸送管道至排出管道的連接上游的水流中的計量裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的消毒處理水的設(shè)備，其特征在于，所述的計量裝置包括一個電磁閥或計量泵或類似裝置，以便以預(yù)定速率將過氧化氫試劑提供到泵上游的水流中。
8.如權(quán)利要求6或7所述的消毒處理水的設(shè)備，其特征在于，所述的泵設(shè)有粗過濾器，其中，返回管道連接到粗過濾器上游的進(jìn)入管道。
9.如權(quán)利要求6-8任一個所述的消毒處理水的設(shè)備，其特征在于，所述容器用于存放金屬銅源和金屬銀源、以及鹵素試劑源，其中的金屬銅和銀以多個金屬棒、桿或顆粒的形式存在，氯源以固態(tài)形式存在。
10.如本文參考附圖所述的消毒處理水的設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于對利用泵(16)循環(huán)例如游泳池的水體而形成的水流進(jìn)行消毒的設(shè)備,泵(16)具有與水體液體連接的進(jìn)入管道(10)和排出管道(18)。該設(shè)備包括適于存放銀和銅金屬源以及鹵素試劑源的容器(22),在氧化劑作用下這些源形成膠態(tài)溶解金屬。計量裝置(12)用于向進(jìn)入管道(10)釋放過氧化氫試劑。被抽吸的水從排出管道(18)穿過連接到容器(22)的輸送管道(20),再穿過連接進(jìn)入管道(10)或排出管道(18)的返回管道(24)而到達(dá)輸送管道(20)與排出管道(18)連接的上游位置。過氧化氫和鹵素的添加量根據(jù)被消毒水的體積預(yù)定。過氧化氫的預(yù)定量可確保存在的所有鹵素轉(zhuǎn)化成次氯酸、并剩余足夠量的過氧化氫以對水提供至少一定程度的氧化。
文檔編號C02F1/50GK1294565SQ99804308
公開日2001年5月9日 申請日期1999年3月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月5日
發(fā)明者漢斯·雷克斯 申請人:阿奎吉姆控股有限公司