对水进行电化学消毒的方法技术

本发明专利技术涉及一种使水通过容纳在壳体中的至少一个槽来对该水进行电化学消毒的方法，所述壳体设有用于传送和移除该水的装置。本发明专利技术方法的特征在于其包括：a)使用电解槽，其具有阳极和阴极，二者都是板形的并且彼此平行，所述阳极和阴极的相对催化面具有相同的表面积并且形成对称的电极间空间，而没有优选路径或短路；b)沿着待处理的水的通道的整个长度，在所述板之间产生湍流状态，所述湍流状态具有交替地和相继地将包含在所溶解的物质中的微生物投向所述阳极和所述阴极的作用，使得它们经历由电极之间存在的pH强烈变化引起的失活效应以及在与电极表面形成的O2和OH基团接触时产生的额外的杀菌效应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对水进行电化学消毒的方法
本专利技术涉及一种对水进行电化学消毒的方法，而不需添加任何化学品，该方法使该水通过容纳在壳体中的至少一个电解槽，所述壳体设有用于传送和移除该水的装置，并且利用与阳极中的氧化作用和阴极中的还原作用相关的直接杀病毒剂、杀菌剂和抑菌效应，以及与电解水产生的氧化剂的作用相关的补充间接杀菌效应和残余抑菌效应。
技术介绍
具有相同申请人的专利EP1597202描述了一种方法：-其由以下组成：利用催化电极，使待连续处理的水通过电学过氧化组件，由此使水经历电化学处理；-一方面，利用作用于溶解的有机材料的与阳极中的氧化作用和阴极中的还原作用相关的直接效应(杀病毒剂、杀菌剂和抑菌效应)，并且另一方面，利用与通过水电解产生的氧化剂的作用相关的间接效应(补充杀菌效应和残余抑菌效应)；-该方法通过在水运送和储存至使用点这一过程中延长与电化学产生的氧化剂的接触，能够额外地减少细菌和保护水，该作用在电解槽的出口处被延长(残余消毒容量)。由溶解的氧(阴极还原)和水(阳极氧化)产生的氧化剂具有明显的残余效应并以无害的速率产生氧化产物，这与大多数所用的氧化剂(例如氯)是相反的。用于实施所述方法的装置包括阳极和阴极，这二者是板形的并且彼此平行，所述阳极和阴极的相对催化面是对称的并且具有相同的表面积，从而能够以最佳条件进行极性反转(两个电极上的电流密度相同)，防止由于脱碳发生相对彼此的过早降解(这不是相同的)，以及防止发生副反应，这对于较小的电极(较高的电流密度)而言是更重要的。施加于所述装置的操作条件如下：-在两个相对电极之间施加连续的层流状态(regime)，以限制湍流，所述湍流会促进水垢粘附(结垢)在电极上或电极之间，其具有使之过早老化的效应；-通过直流和/或脉冲电流的方式供给相对的阳极和阴极，以补偿每个电极一端至另一端的电流密度变化。在真实条件下进行质量鉴定测试(qualificationtest)期间，发现某些细菌较少或甚至几乎不受电极之间通道的影响。其中，值得一提的是铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)和产气荚膜梭菌(Clostridiumperfringens)。因此，对于上述细菌而言，进行细菌处理已经被证明在层流状态下是大体上无效的。事实上，在层流状态下，直接从槽的一端通向另一端的水层(距离阳极和阴极等距)仅经历与通过电极之间的电流有关的效应(经由阴离子和/或阳离子与电极之间的电子转移)。
技术实现思路
为了提高主要针对铜绿假单胞菌和产气荚膜梭菌细菌的杀菌处理的效率，本申请人研究出了要求保护的方法，该方法还使用电化学槽，其包括阳极和阴极，二者都是板形的，彼此平行，所述阳极和阴极的相对催化面具有相同的表面积并且形成对称的电极间空间，而没有优选路径或短路。使用本申请人研究的结果作为起始点并基于“反映水酸度的氢电势(pH)在阳极(氧化发生的地方)附近非常低(低于1)，相反在阴极(还原发生的地方)附近却非常高(高于14)”这一事实，申请人在相对电极之间施用特定的湍流水力状态(regime)，以：-沿着槽内的整个通道，对存在于水中的微生物交替且相继地(alternativelyandsuccessively)施加强烈的pH变化，目的是使它们失活；-交替且相继地使所述微生物非常紧密地接触在电极表面上形成的O2和OH，目的是提高直接和间接效应。此外，电极之间的电场为10伏特的数量级，在细菌膜处的水平足以引发“电介质击穿”。槽以这样的湍流状态运行，使得系统的性能得到真正的改进，由此允许对更为进化的生物体进行测试，例如原生动物(例如变形虫)、真菌和酵母。为了优化处理性能，即消毒处理，本申请人发现，在下游流体中引入金属件(即由铜制成)与水接触，通过形成寿命短的强烈(powerful)的基团化合物，具有加速水系统生成的氧化化合物的分解速率(形成寿命短的强烈的基团化合物)的作用。对于电极和水回路的结垢，已经利用以下技术中的至少一种，通过控制槽上游的水的结垢能力得以限制：-钙和镁阳离子在阳离子交换树脂上的选择性保留；-通过与晶体形式或液体形式的聚磷酸盐接触，螯合钙离子；-通过磁性、感应或等效的阻垢剂的作用，抑制石灰石(碳酸钙)的结垢能力。附图说明在阅读了以下本专利技术的至少一优选实施方案的详细说明后，本专利技术的特征和优点将变得明显，实施方案是以非限制性例子和附图(图1)的形式提供的，附图是示出电极之间微生物的通道以及电极附近的化学反应的示意性略图。具体实施方式本专利技术涉及一种对水进行电化学消毒的方法，该方法使所述水通过容纳在壳体中的至少一个电解槽，所述壳体设有用于传送和移除所述水的装置，并且利用与阳极的氧化作用和阴极的还原作用相关的直接杀病毒剂、杀菌剂和抑菌效应以及与通过电解水产生的氧化剂的作用相关的补充间接杀菌效应和残余抑菌效应。本专利技术的方法实质上的特征在于其包括：a)使用电解槽，其包括一个阳极和一个阴极，二者都是板形的并且彼此平行，所述阳极和阴极的相对的催化面具有相同的表面积并且形成对称的电极间空间，没有优选路径或短路；b)沿着待处理的水的通道的整个长度，在所述板之间，利用位于其上游或下游的设备，产生湍流状态，所述湍流状态具有交替且相继地将包含在所溶解的物质中的微生物投向所述阳极和所述阴极的作用，使得它们经历由电极之间存在的pH强烈变化引起的失活效应以及在与电极表面形成的O2和OH基团接触时产生的额外的杀菌效应。图1示出了：-阳极A(pH<1)和阴极C(pH>14)-在介于所述两个电极之间的微生物M之后的路径；-阳极处的化学反应：2H2O＝4H++3e+O2--阴极处的化学反应：2H2O＝2OH-+H2为了优化处理的性能，特别是消毒方面，本专利技术的方法还包括：在下游流体中放置金属件(即由铜制成)与水接触，从而通过形成寿命短的强烈的基团化合物，加速水系统产生的氧化化合物的分解速率。此外，为了抑制电极和水回路结垢，本专利技术的方法还包括在其上游施加选自以下的技术：-钙和镁阳离子在阳离子交换树脂上的选择性保留；-通过与晶体形式或液体形式的聚磷酸盐接触，螯合钙离子；-通过磁性或感应阻垢剂的作用，抑制石灰石(碳酸钙)的结垢能力。此外，为了清洁电极，本专利技术的方法还包括向其施加：-超声场；或-产生共振现象的高频场。用于实施所述方法的装置包括扰流器，例如：-位于槽的入口处、设有一系列导流板(deflector)的湍流发生器，所述导流板以相对的方向安装并由圆柱形环支承，其适配电解槽的入口喷嘴；-为了提高板之间的湍流状态，在板的前沿上的U形咬合构型。消毒系统的作用是在流过内部分布网络的水中保持具有充足的氧化消毒剂浓度，使得悬浮在水中的细菌(来自现有城市的冷水系统、回水或生物膜)在到达吸取点(drawingpoint)之前被破坏或失活。因此，确保使用与其应用一致的有质量的水意味着在现场随着时间检测在取水点处存在足够的浓度，测量的氯当量的目标值占0.5至1mg/l之间。实施的电解原理能够基于水中包含的氧产生氧化消毒剂。内部研究已经示出：通过本专利技术方法产生的氧化剂的持久性倾向于作为氧化剂初始浓度的函数的持久性的对数进化(logarithmicevolution)，。例如，对于0.5mg/l初始浓度，寿命为约24小时，对于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对水进行电化学消毒的方法，其使此水通过容纳在壳体中的至少一个电解槽，所述壳体设有用于传送和移除所述水的装置；以及利用与阳极的氧化作用和阴极的还原作用相关的直接杀病毒剂、杀菌剂和抑菌效应以及与通过水电解产生的氧化剂的作用相关的补充间接杀菌效应和残余抑菌效应；其特征在于，其包括：a)使用电解槽，其具有阳极和阴极，二者都是板形的并且彼此平行，所述阳极和阴极的相对催化面具有相同的表面积并且形成对称的电极间空间，而没有优选路径或短路；b)沿着待处理水的通道的整个长度，在所述板之间产生湍流状态，所述湍流状态具有交替且相继地将包含在所溶解的物质中的微生物投向所述阳极和所述阴极的作用，使得它们经历由电极之间存在的pH强烈变化引起的失活效应以及在与电极表面形成的O2和OH基团接触时产生的额外的杀菌效应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.21 FR 12035451.一种用于对水进行电化学消毒的方法，其使此水通过容纳在壳体中的一电解槽，所述壳体设有用于传送和移除所述水的装置；其特征在于，其包括：a)使用电解槽，其由一个阳极和一个阴极构成，二者都是板形的并且彼此平行，所述阳极和阴极的相对催化面具有相同的表面积并且形成对称的电极间空间，而没有优选路径或没有短路；b)在所述板的上游或下游，放置湍流发生器，所述湍流发生器由一系列导流板组成，所述导流板以相对方向安装并由圆柱形环支承，其适配电解槽的入口喷嘴；其适合沿着待处理水的通道的整个长度，在所述板之间产生湍流状态，所述湍流状态具有交替且相继地将包含在所溶解的物质中的微生物投向所述阳极和所述阴极的作用，所述阳极附近的pH...

【专利技术属性】
技术研发人员：JM·莫拉莱斯，S·莫拉莱斯，D·吉内斯特，
申请(专利权)人：欧洲污水处理公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR