[发明专利]利用等离子体放电处理流水系统中的水的方法

说明书

本发明涉及利用等离子体放电处理流水系统中的水的方法。该方法包括：将至少一部分水从流水系统转向流过反应室，反应室包括：与流水系统流体连通的入口、与流水系统流体连通的出口、主体、至少部分布置在主体内的高压电极以及至少部分布置在主体内的接地电极；通过将电压供应至高压电极来在转向流过反应室的主体中的一部分水中产生等离子体放电，以处理该一部分水；将处理过的该一部分水返回到流水系统；并且其中，高压电极的至少一部分在被供应电压时，与转向主体中的一部分水接触。

本申请是申请号为2014800246673，申请日为2014年4月28日，发明创造名称为“利用高压放电和臭氧来处理水系统的系统和方法”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年5月1日提交的美国临时申请序列号61/818,229的权益。

技术领域

本发明涉及一种用于使用高压放电产生等离子体和使用从高压产生的臭氧副产物来处理流水系统的系统和方法，尤其用于处理冷却塔或其他再循环或闭环系统。

背景技术

人为(供)水系统是大多数的世界能源生产设施、工业和制造工厂、医院和其他机构的建筑群和建筑中常见的重要组成部分。这些系统每年消耗7000亿加仑左右的水，并且在补给水方面的成本就达18亿美元且污水处理成本单算。所有这些人为水系统需要一些形式的处理，化学或非化学的处理，以控制在重要传热表面上的水垢、生物膜和其他腐蚀副产物的堆积，该重要传热表面对于有效系统运行是必须的。

对于涉及热交换的水系统，例如冷却塔和锅炉，有效处理以去除这些污染物和延长系统被重新污染之前的时间量，可以节省相当数量的资金。有效彻底的处理可以通过减少周期性处理的频率或减少日常维护和/或周期性处理所需要的化学品的量，节省劳动和处理化学品的成本。通过清洁热交换表面的操作，这样的处理也可以节省能源费用。热交换表面的污垢每年花费美国工业数千万美元，并且直接关系到每年增加近3千万亿Btu(库德，quad)的能源消耗。

为了最大化水的使用和减少浪费，这些系统的许多系统应用一系列化学处理保护系统不受结垢、生物膜形成和腐蚀。在必需排出水并用新鲜水更换它之前，这些化学处理使水再利用和循环多次。增加水可以循环的持续时间显著减少排向污水系统的水量，并且最小化更换放掉的水而需要的补给水。然而，当使用的化学品具有高腐蚀性时，许多化学处理成分和方法会损害被处理的水系统的组件。还有就是环境也倒向了苛刻的化学处理的一边，包括日益关注的有毒消毒副产物的形成，诸如三卤甲烷、卤代乙腈和卤代酚，这些在释放到环境中的排放水中已被鉴定出来。估计由冷却塔处理导致的每年排放的水处理化学品有5360亿磅，这会影响接收排出水的区域和水道中或附近生存的各种物种或接收排出水的污水处理厂的细菌成分。

在最小化与一些化学处理相关的环境影响的尝试中，许多水处理公司以及更重要地他们的客户正在寻求使用非化学基水处理技术维持它们的系统性能。近来有约30种目前可商购的用于商业和住宅的水系统中的非化学处理设备或水调节技术。这些系统可以分为三类：(1)间接化学生产者，使用良性或安全的化学添加物，例如空气或盐以产生杀生物剂。这些系统包括臭氧发生器和电化学次氯酸盐发生器以及混合氧化剂发生器。(2)直接化学生产者，由对水的直接相互作用产生活性化学物质。这些设备使用机械处理(诸如水力空化或超声空化)以沿着水中高温高压的局部区域生产羟基自由基。适合该种类的其他设备类型是紫外线系统。(3)电气和磁性设备，包括等离子体的产生，使用感应电场和磁场以诱导离子迁移和运动，离子的迁移和运动能够通过电穿孔或在细胞壁内引起离子回旋共振效果导致细胞死亡。在所有这些技术之中，电气和磁性设备是最常见的；然而，它们是具有最少严谨的科学支持的技术。直接和间接化学方法具有更多科学可信度；然而，这种更好的理解会限制它们的潜在应用，因此它们还不能够占领更大部分的市场份额。