[发明专利]处理水溶液及其污染物的装置和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年12月2日提交的申请号为61/566,490的美国临时专利申请、2012年1月6日提交的申请号为61/584,012的美国临时专利申请以及2012年11月29日提交的申请号为13/689,089的美国非临时专利申请的优先权和权益，其全部内容通过引用结合在本申请中。

背景技术

水溶液通常包含一种或多种污染物。该水溶液包括但不限于水力压裂液、水力压裂回流水、高盐度溶液、地下水、海水、废水、饮用水、水产养殖(例如：水族馆用水及水产养殖用水)、压舱水、以及纺织工业染料废水。更多关于示例水溶液的信息，如下所述。

水力压裂液包括任何用于刺激或制造天然气或石油的液体或溶液，或任何已被用作该用途之后的该种液体或溶液。

地下水包括存在于地表下的水，其占据土壤或地质层中的空间。地下水可包括供应含水层、井水和泉水的水。

废水可以是任何其质量已被人类或非人类活动产生的各种效应、过程、和/或材料不良影响的水。例如，废水可以是用于洗涤、冲洗或生产过程、含有废弃产物的水。废水进一步可以是被粪便、尿液、体液和/或其他家庭、市政或工业排放(例如：通过管道、下水道、或类似的结构或设施、或通过粪池排空装置排放)的液体废弃产物所污染的污水。废水可以源于，例如，黑水、粪坑泄漏、化粪池、污水处理、洗涤水(也称为“可再利用废水”)、降雨、渗入污水中的地下水、剩余生产液体、道路排水、工业场所排水、以及雨水沟。

饮用水包括用于供应到家庭、商业和/或工业的水。饮用水可以包括直接从水龙头或阀门抽出的水。饮用水可进一步包括饮用水供应源头，例如，地表水和地下水。

水族箱水包括用于其中饲养有或打算饲养鱼或其他水生植物和动物的灌满水的包围容器的，例如，淡水、海水、以及盐水。水族箱水可能来自于任何尺寸的水族箱，例如，从小型的家用水族箱到大的水族馆(例如，装有数以千计到数十万计加仑水的水族馆)。

水产养殖水是用于养殖水生生物的水。水产养殖水包括用于养殖水生生物的，例如，淡水、海水和盐水。

压舱水包括装在水箱或船只货仓中以提高运输过程中的稳定性和机动性的水，如淡水和海水。压舱水还可能含有异国物种、外来物种、入侵物种、和/或非本土的微生物或植物物种、以及沉淀物和污染物。

污染物可以是，例如，微生物、有机化学物质、无机化学物质、和/或其组合。更具体地，“污染物”可以指任何一种并非在水溶液中天然存在的化合物。污染物还可包括可能在水溶液中天然存在的、在某些程度上可能被认为安全的、但却可能在不同层面造成问题(例如，疾病和/或其他健康问题)的微生物。在其他情况下(如，在压舱水的情形中)，污染物还包括在最初形成的压舱水中天然存在的微生物，但可能会被认为是非本地的或异国的物种。此外，政府机构，如美国环境保护署，已经制定了水中污染物标准。

污染物可能包括一种常见于未使用或使用过的水力压裂液中的物质。例如，该污染物可能为下列物质或其组合中的一种或多种：稀酸(如盐酸)、减阻剂(如聚丙烯酰胺)、抗菌剂(例如：戊二醛、乙醇、和/或甲醇)、阻垢剂(例如：乙二醇、酒精、以及氢氧化钠)、钠盐和钙盐、钡、油、锶、铁、重金属、肥皂、细菌，等等。污染物可能包括用以增稠或提高粘性进而提高油的回收的聚合物。污染物中还可能包括瓜尔豆或瓜尔豆胶，其经常在油回收、能量场和食品工业的多种应用中作为增稠剂使用。

污染物可以是有机体或微生物。微生物可以为，例如，原核生物、真核细胞、和/或病毒。该原核生物可以为，例如，病原原核生物和粪便大肠菌群。示例原核生物可以为大肠杆菌、布鲁氏菌、军团杆菌、硫酸盐还原菌、产酸菌、霍乱菌、及其组合。

示例真核细胞可以为原生生物、真菌、或藻类。示例原生生物(原生动物)可以是贾第虫、隐孢子虫、及其组合。真核细胞还可以是病原真核细胞。本公开中还考虑形成囊肿的真核细胞，如贾第虫的囊肿。

真核细胞还可能包括一种或多种疾病载体(disease vector)。“疾病载体”指任何将传染病原体携带并传播至另一生命有机体中的媒介(如：人，动物或微生物)。实例包括但不限于昆虫、无脊椎动物、或其他传播传染介质(infectious agent)的生物体。一些无脊椎动物如昆虫的生命周期包括水中存活的时间。例如，雌性蚊子在水中产卵。其他无脊椎动物，例如线虫，可将卵放置于水溶液中。无脊椎动物的囊肿还可污染水环境。因此，对可能驻留有载体(如疾病载体)的水溶液的处理可作为对疾病载体和传染介质两者的控制机制。