[发明专利]利用来自电弧的波能处理液体的系统、方法和装置

说明书

本申请为2007年4月5日提交的名称为“利用来自电弧的波能处理液体的系统、方法和装置”、申请号为200780020853.X的发明专利申请的分案申请。

发明的技术领域

概括地说，本发明涉及液体处理领域，更特别地涉及利用电弧产生的波能处理液体的方法、系统和装置。

背景技术

本发明的背景不限制本发明的范围，所描述的背景与液体处理有关，特别是例如饮用水、废水、饮料、果汁、牛奶、乳液、压载水、舱底水、冷却塔水、工艺用水、选矿用水、未经处理的污水、原油、液态烃（hydrocarbon streams）、黑液和任何可泵送的液体。在过去十年里，对替代饮用水氯化和废水排放的需求越来越迫切。这主要是因为新出现的对许多氧化剂如氯有耐受性的病原微生物，以及与饮用水源中存在的有机物与氯反应形成的副产物有关的问题。

例如，许多饮用水源中包含有机物，当有机物被氯化时，副产物是一类被称之为三卤代甲烷（THMs）的化合物，其中的一些致癌。因此，这样促使US EPA公布了新的有关病原微生物和THMs形成的消毒规范。目前需要简单而经济有效的，还能够用于处理其它水流的替代氯化添加剂的方法，该需求还未得到满足。例如，一种这样的替代消毒系统是使用紫外（UV）辐射来增强氯化作用。同样地，UV辐射可以替代污水处理厂中的氯化室，因为流出物必须去氯化，就需要另外的化学物质，如二氧化硫。两种其它可以用UV辐射处理的大体积流体是来自船舶的压载水和合流制排水系统溢流污水（CSO）。

在此之前，包括UV辐射的水处理系统已经被构建成将灯封装在石英套管内。以前的UV辐射系统的例子包括低压或中压汞弧灯。现有的包括汞弧灯的UV辐射系统的主要问题之一是它们不能最大程度地利用电力。更特别地，仅利用由整个电路中使用的电力转换而成的UV辐射形式的能量，灯的效率低，而且需要较高的UV辐射剂量，其高于如果电路中更多的电能可以被用于灭活病原体或处理污染物时所必需的UV辐射剂量。例如，典型的紫外灯仅可以将30%至40%的灯中使用的电力转化为UV辐射。此外，这些灯包含汞，汞是可以通过食物链转移的污染物。

此外，任何包括“灯泡”的紫外辐射系统易于烧掉。而且，由于紫外光，玻璃或石英罩和灯泡随时间而被过度辐射（solarized）。此外，封装灯的石英罩随时间变脏。如果其不包括用于原位清洗管的擦拭系统，石英管就必须被移出并手动清洁。结果，当灯老化和石英套管罩变脏时，紫外辐射系统对隐孢子虫的灭活效果会随时间下降。

此外，有一种值得关注的新出现的病原体—分枝杆菌，它能耐受氯和许多生物杀灭剂。同样地，分枝杆菌的灭活需要比隐孢子虫和Giardi更高剂量的紫外光。此外，应用低剂量的紫外光不符合US FDA、USDA、UPH提出的灭菌或巴氏灭菌指导原则。术语消毒和灭菌被几个管理机构明确定义和区分。

因此，需要紧凑的便携式、还不使用汞的波能水处理系统。此外，需要能量高效、结实、少维护和紧凑的波能水处理系统。同样地，需要还能够除去细小沉积物，或者降低水的混浊度的波能系统。此外，需要还可以从水中相分离出不同密度的物质，如从水中分离出油和油脂、木材、树叶以及塑料瓶的消毒系统。而且，需要减少水中的有机物。

发明内容

本发明提供一种利用来自电弧的波能处理液体的系统、方法和装置，它是（1）紧凑的、便携式的，还不使用汞；（2）能量高效、结实、少维护和紧凑的；（3）还能够除去细小沉积物或降低水的混浊度；（4）还能够从水中相分离出不同密度的物质，如从水中相分离出油、油脂、木材、树叶、塑料瓶；和/或（5）能够减少水中的有机物。液体可以是饮用水、废水、饮料、果汁、牛奶、乳液、压载水、舱底水、冷却塔水、工艺用水、选矿用水、未经处理的污水、原油、液态烃、黑液和任何可泵送的液体。本发明能够在世界的偏远地区运行，能够将各种形式的波能传递到水和污染物，不仅仅是紫外辐射，将有助于分解有机物，形成适于饮用的水源，它需要迅速地普及到世界各地。此外，本发明可以在没有电力线路时通过使用风力发电机或光电池来运行，无需发电机或电力线路就能够处理偏远地区的水和废水。