用电场减少生物垢的方法技术

一种通过在给水或其他液体进入膜或过程装置如传热装置之前破坏或钝化所述给水或其他液体的微生物内容而减少或防止生物垢的方法。所述方法包括使用放电和／或电场来破坏导致表面生物垢的微生物。通过破坏所述水的微生物内容，微生物将不再能在所述过程装置上或内产生限制性的生物膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术背景 专利
本专利技术涉及一种解决与表面微生物垢相关问题的方法。在这点上，特别关心的是 膜和传热表面的微生物垢。相关技术描述许多行业如化学、食品饮料、药物、电子及电力行业中常需要洁净的水。通常，这些 行业中的应用需要处理水源以去除污染物。水处理的各种技术和化学已为人们所熟知，包 括单独或与常规化学澄清组合地蒸馏、过滤、离子交换、反渗透、光氧化和臭氧化。在很多情 况下，含若干溶解固体、有机部分和微生物活性组分的给水将通过水处理系统或装置如换 热器并因此产生污染状况而损害所述系统或装置的效率。常使用膜来去除过程给水中所含的污染物。所关心的膜包括微滤、纳滤、超滤和反 渗透膜。作为过滤操作的自然结果出现的一个问题是膜表面的污染。污染物质可分解为有 机(即腐殖质、脂肪、油和油脂)、无机(即粘土、淤泥、碳酸钙和磷酸钙)和微生物几个大 类。最后一类污染物(即微生物)是本专利技术的方法将应用于的那些。常使用化学品来防止污染物在膜内的沉积。例如使用阻垢剂来减少无机污染。但 阻垢剂对微生物垢几乎没有或没有作用。为控制微生物垢，常使用杀生物剂。但是，虽然杀 生物剂将杀灭微生物，但一些微生物仍将在膜内存在，可能以被杀灭有机物的残余物为食 物来源且其存在将成为流动阻力并因此阻碍膜系统的高效运行。膜上形成的所得生物膜可 为生物生长提供保护性的小生境的事实将使情况加剧。需使用化学品来去除或清洁微生物 污染物膜的标准处理可能不利地影响膜的使用寿命。确实，生物膜的存在不仅构成流体流动阻力，而且在当沉积在装置如传热装置 (如工业冷却塔中使用的换热器)的表面上时，生物膜还构成传热阻力。如在膜的情况下 一样，称为杀生物剂的化学品可用来缓解这个问题，但这些化学品价格昂贵且具有环境危 害性。此外，保留的死去的微生物物质也将妨碍传热效率。因此需要减少装置如工业水处 理中传热表面上的生物垢。例如在冷却塔中，传热装置表面上积聚的生物质的影响与积聚 在膜上的相似。在一种情况下，结果是流体流动受限，而在另一种情况下，结果是传热流动 受限。任一情况下均需要一种防止微生物进入装置、生长并繁殖进已形成的生物膜中的方 法。本专利技术的方法通过在微生物物质可与内膜和/或传热表面相互作用前减轻微生物物质 的影响而解决这个问题。专利技术概述已发现一种通过使用放电和/或电场破坏导致表面生物垢的微生物而防止生物 垢的方法。特别地，所述方法提倡在经历其他方法如膜滤或循环经换热器之前破坏给水 或其他液体流的微生物内容。通过破坏水的微生物内容或使水的微生物内容变性，微生物 (microbiology)将不再能在所述过程装置上或内产生限制性的生物膜。特别地，在本专利技术的一个实施方案中，给水用能产生大约为约10到约80Kv/cm的能破坏给水中所含微生物细胞的强电场的设备处理。所述系统通过电场效应将细胞穿孔使 水基本无菌并有效去除活的或具有持续生存能力的微生物物质。本专利技术的另一实施方案涉及一种包括反复并快速的电容性放电的方法。所述电容 性放电的作用是以和先前所述大致相同的方式杀灭生物垢。再一实施方案提供了任一上述实施方案与化学处理的组合。通过使微生物细胞经 受电场外加化学处理，可能降低致死场强和/或降低化学剂的比率和/或缩短总的处理时 间而得到无微生物污染物的给水。又一实施方案涉及通过组合能在称为Trichel脉冲的电晕放电或UV光的影响下 生成自由基的化学品来减少微生物物质和/或顽固性有机部分。在电晕放电情况下，产生 电晕所需的电场强度随与电源相连的丝的直径而异。通常，对于直径仅数毫米的丝，电晕放 电可在25Kv的电位和仅几个毫安下启动。在其中丝为空心导管的情况下，可引入(经由 泵)化学品，所述化学品沿空心导管的长度向下行进并在离开所述管时经受空心导管开口 处由于化学品所离开的点处的大曲率半径而发生的Trichel脉冲所产生的电离辐射。化学 品指电离时生成许多自由基的液体或气体，所述自由基可然后用来清除微生物物质和/或 顽固性有机材料。在一个实施方案中，可使用这样的丝的栅格以便在流通管或其他装置中 给予良好的截面积覆盖率从而可优化电晕放电的有益效果。电晕放电的极性不一定重要， 但使用电源相对于地为负的电晕的好处是一个副产物为臭氧。臭氧是已知的消毒剂并易于 生成对预期目的可能有价值的自由基种类。上面对电晕放电的描述同样适用于UV辐射。在这种情况下，书籍化学品行进通过 或环绕UV光纤或一些其他装置，所述UV光纤或一些其他装置将有效传送UV辐射至可与化 学品相互作用而在流水中产生自由基(例如经由光化学反应)的位置，所述自由基然后能 与微生物物质和/或顽固性有机部分相互作用。在任一情况下，最终是经由电或UV或其他能量设备自否则将不生成这类自由基 的有机部分生成自由基源并使这些自由基与水中不希望有的组分相互作用。自由基的短寿 命性质使其对此目的而言是理想的。体现本专利技术的新颖性的各种特征将在附随并构成本公开的一部分的权利要求书 中具体指出。当然可对本专利技术的各种组成部分加以改变和取代。本专利技术也涵盖所述要素及 使用其的方法中的子组合和子系统。附图简述现在看附图，这些附图是示例性而非限制性的，其中相似的元件采用相似的标号， 且为使示意清楚起见，并非所有标号均在每一附图中重复标识。附图说明图1示意了使用ATP作为有效性量度的典型试验组。图2示意了其中使用平板计数来验证效力的图1试验组。专利技术详述这里在整个说明书和权利要求书中用到的近似语言可适于修饰任何可容许改变 而不导致与其相关的基本功能的改变的定量化表示。因此，被术语如“约”所修饰的值不限 于所指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可对应测定该值的仪器精度。范围界限 可组合和/或互换，这样的范围可被确定并包括其中包括的所有子范围，上下文或语言另 有指出除外。除实施例中或另有指出之处外，说明书和权利要求书中使用的关于成分的量、反应条件等的所有数或表达均应理解为在所有情况下均受术语“约”的修饰。本文中用到的术语“包含”、“包括”、“具有”、“有”、“含有”或其任何其他变型意在 指非排他性包括。例如，包含一系列要素的方法(process)、方法(method)、制品或装置不 一定局限于仅这些要素，而是可包括未明确列出或这类方法、方法、制品或装置所固有的其 他要素。本专利技术涉及一种防止或最大限度地减少工业过程装置如膜和冷却塔装置的生物 垢的方法。给水或其他液体的微生物内容经受高电场或快速电容性放电，高电场或快速电 容性放电中的任何一种单独地或与将破坏细胞的化学品组合地使用并因此使所述过程装 置几乎没有或没有生物垢。在本专利技术的一个实施方案中，使用脉冲电场的高电压方法在水或其他液体进入过 程装置之前被应用于所述水或其他液体。脉冲电场通过使用一系列高电压短脉冲而工作， 产生使细胞壁穿孔的高电场。“穿孔”指电场足够高而可导致电穿孔，打开通道，从而有效地 将生物体的内部暴露于破坏性场和/或周围介质中。通过损坏或破坏细胞壁，水的微生物 内容将被破坏而不再有任何导致过程装置的生物垢的存活微生物物质存在。具体而言，不 受特定工作机理的束缚，申请人认为所述电处理将杀灭生物体和/或使其许多生物物质变 性。根据本专利技术的主要方面，电场的施加在水进入装置或膜之前进行，以致电场的施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减少工业过程中装置表面上的生物垢的方法，所述方法包括预处理供给所述过程的液体，做法是在进入所述过程装置之前使所述液体经受强电场以破坏微生物物质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T阿索肯，S乔克什，Y蒙塔塞尔，DM波利佐蒂，Y塔亚利亚，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]