利用来自电弧的波能处理液体的系统、方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种处理液体的系统、方法和装置，其通过提供波能源和在波能源周围形成涡动液体薄膜，使得一种或多种波能照射液体。同样地，本发明专利技术提供一种通过提供三个波能区，并且使液体通过三个波能区来处理液体的方法。

【技术实现步骤摘要】

概括地说，本专利技术涉及液体处理领域，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。
技术介绍
本专利技术的背景不限制本专利技术的范围，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(CS0)。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一分枝杆菌，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。
技术实现思路
本专利技术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(I)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。本专利技术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，本专利技术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。本专利技术产生旋涡或气旋流，以及一种或多种处在旋涡的“眼” “等离子体核”或“中空气核”中的波能。本专利技术这样处理液体或流体，首先用位于涡动液体气核中心的等离子体电弧照射流体，然后再以流体形成薄膜并照射薄膜流体，第三步反射波能以提高被流体或流体内的物质吸收的波能的剂量。本专利技术还提供了一种先进的使用半导体催化剂处理流体的氧化/还原方法(A0RP)。同样地，本专利技术包括引入荷电的纳米金属和矿物质以及碳来处理水的方法。此外，本专利技术包括相分离机构。下面将详细描述本专利技术。本专利技术提供了优良的向待处理流体输送波能的方法，优良的用于原位除去和破坏挥发物的方法，以及使流体、污染物、病原体同时接受几种形式的波能的方法。此外，本专利技术提供了利用几种形式的波能，如紫外辐射、真空紫外辐射、红外辐射、可见光照射、声能、超声波能、电解作用或它们的组合来处理物质的机构。此外，本专利技术提供了原位形成氧化剂或自由基的机构。而且，本专利技术使用了独一无二的在同一系统内消毒和过滤水的方法。因此，利用本专利技术不采用灯而采用碳弧结合涡动流体的新型波能处理流体的方法，可以设计出采用风力发电机或光电池对直流电池再充电来处理极低流速的系统，而目前还没有听说过通过使用非常大的直流电源和铸造工业的碳弧炉中常见的石墨棒成比例放大水处理体积。因此，本专利技术以具有优于已有方法的波长、焦点、强度、停留时间的几种形式的波能来处理液体或流体。本专利技术利用角动量守恒首先形成速度增加的涡动流体，然后向外扩展形成倒置的薄膜旋涡或漏斗，通常形成伞形或抛物面反射器的形式。本专利技术还克服了与光化学反应有关的停留时间和吸收现象。更特别地，本专利技术提供了一种处理液体的方法，其通过提供波能源并在波能源周围形成涡动液体薄膜，使得一种或多种波能照射液体。同样地，本专利技术提供了一种通过提供三个波能区，并使液体通过三个波能区来处理液体的方法。此外，本专利技术提供一种处理液体的装置，其使用泵蜗壳或水力旋流器头，连接到泵蜗壳或水力旋流器头的喉口，连接到喉口的抛物面反射器以及照射液体的波能源。波能源包括从泵蜗壳或水力旋流器头沿着喉口的中心轴延伸至喉口的第一电极，以及延伸至抛物面反射器中第二电极，第二电极被隔开并与第一电极轴向排列。该装置可以作为现有系统的改进型工具。而且，本专利技术提供了一种处理液体的系统，该系统包括储罐，以及设置在储罐顶部的两个或多个电弧涡动装置。每个电弧涡动装置包括泵蜗壳或水力旋流器头，连接到泵蜗壳或水力旋流器头的喉口，连接到喉口的抛物面反射器，以及照射液体的波能源。每个波能装置包括从泵蜗壳或水力旋流器头沿着喉口的中心轴延伸到喉口的第一电极，以及延伸到抛物面反射器中的第二电极，第二电极被隔开并与第一电极轴向排列。以下参考附图详细说明本专利技术。附图说明通过参考以下说明和附图可以更好地理解本专利技术以上的和进一步的优点。图1说明了依据本专利技术的一个实施方案的电弧涡动装置。图2说明了依据本专利技术的第二实施方案的电弧涡动旋流分离器。图3说明了依据本专利技术的第三实施方案的电弧涡动喷气水力旋流器。图4说明了依据本专利技术的第四实施方案的具有切向流的电弧涡动喷气管。图5说明了依据本专利技术的第五实施方案的电弧涡动蜗壳。图6说明了依据本专利技术的第六实施方案的电弧涡动水力旋流器反射器。图7说明了依据本专利技术的第七实施方案的电弧涡动水力旋流器反射器管道。图8说明了依据本专利技术的第八实施方案的储罐中的多个电弧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理液体的方法，其包括以下步骤：提供波能源，该波能源包括沿着喉口中心轴从泵蜗壳或水力旋流器头延伸到喉口的第一电极，以及隔开的并与第一电极轴向排列的在罐中的第二电极，其中所述喉口为泵蜗壳或水力旋流器头的部分，并且所述罐连接到喉口；以及使液体通过所述泵蜗壳或水力旋流器头和喉口，并且在所述波能源周围形成涡动的液体薄膜，使得一种或多种波能照射液体。

【技术特征摘要】
2006.04.05 US 60/7896701.一种处理液体的方法，其包括以下步骤: 提供波能源，该波能源包括沿着喉口中心轴从泵蜗壳或水力旋流器头延伸到喉口的第一电极，以及隔开的并与第一电极轴向排列的在罐中的第二电极，其中所述喉口为泵蜗壳或水力旋流器头的部分，并且所述罐连接到喉口 ；以及 使液体通过所述泵蜗壳或水力旋流器头和喉口，并且在所述波能源周围形成涡动的液体薄膜，使得一种或多种波能照射液体。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述罐的最大内径大于所述喉口的内径的内径。3.如权利要求1所述的方法，其中，至少所述罐的上部包括反射器。4.如权利要求3所述的方法，还包括使用所述反射器反射所述一种或多种波能以进一步照射液体的步骤。5.如权利要求3所述的方法，其中，所述反射器涂覆有催化剂。6.如权利要求1所述的方法，其中，所述罐包括一个或多个过滤介质。7.如权利要求1所述的方法，还包括将液体暴露于催化剂的步骤。8.如权利要求1所述的方法，还包括过滤照射过的液体的步骤。9.如权利要求1所述的方法，其中，所述波能源产生紫外辐射、红外辐射、可见光照射、声能、电解作用或它们的组合。10.如权利要求9所述的方法，其中，所述紫外辐射为真空紫外辐射，并且所述声能为超声波能。11.如权利要求1所述的方法，其中，所述喉口是直的或锥形的。12.如权利要求1所述的方法，其中，所述喉口连接到所述泵蜗壳或水力旋流器。13.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一和第二电极包含导电材料。14.如权利要求13所述的方法，其中，所述导电材料包括碳。15.如权利要求1所述的方法，其中，通过由所述第一电极和所述第二电极之间的电弧产生的等离子体核照射所述液体。16.如权利要求15所述的方法，其中，所述等离子体核提供至少两个波能区。17.如权利要求1所述的方法，其中，所述液体离开所述喉口时以抛物面形或锥形散开。18.如权利要求1所述的方法，还包括连接到所述第一电极和所述第二电极的电源。19.如权利要求18所述的方法，其中，所述电源包括一个或多个电池。20.如权利要求19所述的方法，其中，所述一个或多个电池为由风力发电机、光电池或水轮机可再充电的。21.如权利要求1所述的方法，还包括用于触发第一电极和第二电极之间的电弧的机构。22.如权利要求21所述的方法，其中，所述机构包括移动第一电极使其与第二电极接触的驱动器，或者用于接触第二电极的推杆。23.如权利要求1所述的方法，还包括在波能源周围形成中心气核的气体源。24.如权利要求23所述的方法，其中，所述气体包括氧、氢、惰性气体或者它们的组合。25.如权利要求23所述的方法，其中，所述气体减少波能源的氧化，改变一种或多种波能或它们的组合的能谱。26.如权利要求1所述的方法，其中，所述液体包括水、饮用水、废...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·弗雷特，
申请(专利权)人：弗雷特等离子实验室公司，
类型：发明
国别省市：