[發明專利]用于去除水基液體中的微生物雜質的裝置和方法以及所述裝置的用法

無效

• 申請號: 200980146639.8
• 申請日: 2009-09-30
• 公開（公告）號: CN102224110A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 揚尼克·薩多林;卡里姆·林德伯格;保羅·福格
• 申請（專利權）人: 專業水處理技術有限公司
• 主分類號: C02F1/467
• 分類號: C02F1/467;C02F1/461
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王春光

技術領域

本發明涉及電化消除或減少液體的微生物雜質的技術領域。所處理的液體可尤其包括廢水、工業過程水和既定供人類消費的水。

背景技術

消除或減少例如廢水和既定供人類和動物消費的水等液體中的微生物雜質的常規方法通常包括使用化學藥品、生化處理、沉淀、蒸餾、過濾、電化裝置等。

一般來說，尋找微生物污染類型與消毒方法之間的平衡。盡管要求所有用于人類消費或食品處理的水均具有特定低含量的微生物，但任何化學處理(其在水中留下化學藥品)均會具有可能的副作用。化學處理通常非常有效且具成本效益，但其具有化學藥品殘留在所處理的水中的潛在風險。因此，需要一種確保給定化學藥品的最大效率的系統。

電化水處理裝置由一對或一對以上陽極和陰極組成，所述陽極和陰極通常經布置以便允許液體在其間穿過。此外，所述電極的各種類型的結構和組成表面均為可能的，以便在所述兩個電極之間穿過的液體中產生多種不同反應。在陽極處，可使水氧化成分子氧和質子，且可經由鹵素自由基的二聚作用使鹵化物氧化成其對應鹵素(最常見的是氯)。在陰極處，水的還原反應產生氫離子和氫氧根離子，同時分子氧可還原成過氧化氫。氯、氯自由基、過氧化氫和臭氧均對所處理液體中的細菌具有殺生作用。

若干問題與水處理中的氯產生和使用相關聯。特定問題是由其對環境的潛在副作用引起的，且在既定供人類和動物消費的水中的氯含量的法定限度不斷降低。不管這些問題如何，氯是最有效的且已使用的消毒劑之一，但人們意識到，任何能夠改進氯的消毒效率的發明將是非常有用的。

氯使用的不合意環境效應的實例是其可與氮化合物反應，從而產生氯胺，氯胺是具有令人不舒服的氣味的不良殺菌劑。此外，氯可與有機材料反應，其可最終產生對環境有害、可能致癌且/或引起畸形的化合物，例如氯仿或氯烷烴。而且，與自然生成的酚類化合物反應可導致產生氯化化合物。在廢水處理中，在氯化處理之后必須進行使用二氧化硫或其等效化學藥品的繁重且潛在有害的脫氯方法以便符合氯排放水平。

因此，近年來，氯的使用已有所減少。舉例來說，德國飲用水條令(基于1998年11月的關于既定供人類消費的水的質量的歐洲共同體委員會條令98/83/EC)將氯在飲用水中的存在限制為0.5mg/l。另外，在大部分食品行業中，還禁止在直接與食品產品接觸的水中存在高濃度氯。通常，具有“飲用質量”的水被認為是在所述情形中可接受的，且通常規定具有所述質量的水用于許多方法中，例如用于食品廠中。傳統的氯化方法通常無法以這些濃度提供足夠的消毒能力，所以為了提供能夠在水中形成群體(包括病原菌)的細菌的數目的所要減少，通常必須使用比針對飲用水所允許的限度高得多的氯濃度。在歐洲衛生工程與設計組織(European?Hygienic?Engineering?and?Design?Group)指導方針“食品廠中的安全且衛生的水處理(Safe?and?Hygienic?Water?Treatment?in?Food?Factories)”中，陳述了可需要高達1000mg/l的氯水平來控制細菌，即維持細菌數目低于群體形成水平。這明顯使在水凈化系統中氯的利用更進一步變復雜。

電化處理提供優點，因為可在現場且在本特定發明的情況下在原位產生并控制殺菌劑。然而，對(例如)廢水和既定供人類和動物消費的水的電化凈化所具有的主要問題是凈化系統的經濟上不適宜的能量要求。近年來，已做出降低所述系統的能量成本的大量努力，例如經由優化所利用的電極。主要障礙是電解系統產生足夠消毒劑來在原位消毒水的低效率。

不管是在現場產生還是作為化學藥品來添加，氯作為殺菌劑的效率取決于所處理水的pH，其中較低pH值是較有利的。在處理期間確保局部低pH的系統被認為是與氯的消毒效率增加有關的優點。所述系統將允許有效消毒所需要的總氯濃度的降低。

水的電化處理已使用了若干年(C·E·史密斯(C.E.Smith)：“通過電化學來進行廢水處理(Waste?Water?Treatment?through?Electrochemistry)”，水技術方法(Process?in?Water?Technology)(W·W·埃肯費爾德(W.W.Eckenfelder)與L·K·塞西爾(L.K?Cecil)(編著))，佩加蒙出版社，紐約，1972年)。從那時開始利用所述技術，且現在很好理解本文中的方法，如以下所列舉的公開案中所描述：

A·克拉夫特(A.KRAFT)等人(應用電化學雜志29：861-868，1999年)，