專利名稱：游泳池清潔和消毒系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及游泳池、礦泉和水景(water features)，并且具體地說涉及對游泳池、礦泉和水景中所含水的清潔和消毒的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
游泳池的清潔和消毒目前使用例如鹽水氯化或加氯的任何一種或多種機(jī)制來實(shí)現(xiàn)。
氯是強(qiáng)的漂白劑，因而是有危害的。使用氯的副作用包括紅眼、刺激眼睛、頭發(fā)干脆、游泳性耳病、漂白游泳衣、皮膚干癢，以及很久不會消失的氯的氣味。
氯通過皮膚吸收。研究表明氯與癌癥、高血壓、貧血、心臟病、動脈硬化、衰老、中風(fēng)及其他退行性疾病有關(guān)?？茖W(xué)家們已經(jīng)報道氯是地球臭氧層破壞的主要原因。氯在天然中只在相對不起反應(yīng)的化合物中安全地存在。
在例如下面的文獻(xiàn)中已經(jīng)討論了與使用氯相關(guān)的一些問題1.Aggazzotti，G.，F(xiàn)antuzzi，G.，Righi，E.，& Predieri，G.(1998).Blood and breath analyses as biological indicators of exposure totrihalomethanes in indoor swimming pools.Science of the TotalEnvironment，217，155-163。
2.Lindstrom，A.B.，Pleil，J.D.，& Berkoff，D.C.(1997).Alveolarbreath sampling and analysis to assess trihalomethane exposures duringcompetitive swimming training.Environmental Health Perspectives，105(6)，636-642。
3.Drobnic，F(xiàn).，F(xiàn)reixa，A.，Casan，P.，Sanchis，J.，& Guardino，X.(1996).Assessment of chlorine exposure in swimmers during training.Medicine andScience in Sports and Exercise，28(2)，271-274。
鹽水氯化是特別流行的技術(shù)，其中在游泳池水中溶解鹽(純的、天然的巖鹽)，然后接受簡單的電解。電解通常在在線的電解池中進(jìn)行。鹽的氯化物部分(氯化鈉)在電解期間轉(zhuǎn)化成有效的消毒劑，次氯酸(HOCl)，次氯酸能夠氧化(殺死)細(xì)菌、病毒、藻類和其它這種能夠在水中茂盛的生物。該過程是可逆的，所以不消耗鹽，并且被簡單地往復(fù)使用。
如同向水中加入‘池氯(pool chlorine)’一樣，HOCl是同樣有效的消毒劑，但是使用HOCl可以使具有潛在危險的氯化合物和通常與人工氯化相關(guān)的令人討厭的‘化學(xué)’效應(yīng)最小，并且不需要處理化學(xué)物質(zhì)。但是，不能總是實(shí)現(xiàn)這種目的。
在游泳池中通常發(fā)生氧化，其中水及其污染物受到加入水中并且用來氧化油類和人體脂肪的化學(xué)氧化劑的影響?；瘜W(xué)氧化劑增加了游泳池中水的氧化還原電位(ORP)，但是也具有缺點(diǎn)。氧化還原電位(ORP)是在化學(xué)反應(yīng)期間化學(xué)離子交換電子，產(chǎn)生電荷的程度。
因?yàn)楸仨毘掷m(xù)購買并加入水中，所以使用化學(xué)氧化劑是十分昂貴的。還公知化學(xué)氧化劑具有嚴(yán)重的健康問題，包括氯胺、三鹵甲烷和臭氧的副產(chǎn)物具有化學(xué)毒性和已證實(shí)的毒性副作用。
電離是在游泳池消毒中使用的另一種方法。電離向游泳池的水流中產(chǎn)生銅離子(殺藻)和銀離子(殺菌)。電離與游泳池的獨(dú)立處理不是一樣有效的，因?yàn)闉榱耸蛊涫怯行枰砑友趸瘎?。電離的一個主要優(yōu)點(diǎn)是殘余質(zhì)量。銅和銀離子不會受到加熱或紫外光的影響并且在系統(tǒng)關(guān)閉后仍將殘留在水中有效地作為消毒劑。與氯和臭氧不同，認(rèn)為在消毒所需的水平下的銅/銀離子是無毒的。
現(xiàn)代的電離裝置由兩部分組成包括兩個(或二的倍數(shù)個)通常由銅和銀合金組成的金屬棒的電極組件及電子控制器。電極通常安裝在游泳池過濾系統(tǒng)中?？刂破髟陔姌O兩側(cè)提供必需的特別低的電壓。所得的電流產(chǎn)生組成金屬的荷正電的離子，所述離子進(jìn)入游泳池中并且變成游泳池水化學(xué)的一部分。
銀離子用作消毒劑并且銅離子用作殺藻劑。盡管這些離子殺死了藻類和細(xì)菌，并且提供了可測量的剩余質(zhì)量，但是它們確實(shí)需要存在氧化劑來氧化有機(jī)廢物。大多數(shù)生產(chǎn)商推薦使用氯，但是非氯化學(xué)氧化劑也是可以獲得的。
臭氧是可獲得的最有效的消毒劑和氧化劑之一，并且一旦被引入水中，就開始立即工作，殺死細(xì)菌并且氧化有機(jī)廢物。因?yàn)槌粞踉谒皇歉叨瓤扇艿?，所以臭氧必須通過壓縮機(jī)或者文丘里管系統(tǒng)(venturi system)注入水中。
但是，因?yàn)槌粞跻彩怯卸镜模员仨毢哿渴褂没蛘咴谌耸褂糜斡境厍俺?。因?yàn)楫?dāng)使用游泳池時沒有殘留的臭氧，所以為了在關(guān)閉了臭氧發(fā)生器時能夠提供連續(xù)的保護(hù)，還必須使用一些像氯或溴的其它殘留消毒劑。
還可以使用超聲來清潔表面，除去存在的污垢，阻止污垢形成并且通過幫助打破大多數(shù)常見寄生有機(jī)體的保護(hù)殼而有助于消毒游泳池中的水。超聲清潔是通過一系列纏繞在作為過濾回路一部分的管道上的線圈引入水中的聲波的結(jié)果。聲波穿過輸運(yùn)水的管道并且產(chǎn)生液體壓縮和膨脹的波。在壓縮波中，流體分子被緊密地壓縮在一塊。相反，在膨脹波中，分子被迫分離，產(chǎn)生微觀氣泡。氣泡只會瞬間存在，并且在其存在時包含部分真空。
因?yàn)闅馀莸膲毫υ黾?，圍繞著氣泡的流體沖進(jìn)去，使氣泡快速塌陷。當(dāng)這種情況發(fā)生時，產(chǎn)生可能極快運(yùn)動的液體射流。其溫度上升至高達(dá)5000攝氏度。這種極高的溫度，結(jié)合液體射流的速度在小面積中提供了強(qiáng)烈的清潔作用。由于氣泡膨脹和塌陷循環(huán)具有非常短的持續(xù)時間，所以圍繞著氣泡的液體快速吸熱并且四周快速冷卻。
如果沒有正確地調(diào)節(jié)清潔循環(huán)時間、溫度、化學(xué)過程、傳感器附近、超聲波輸出頻率、每升的瓦特?cái)?shù)或者待清潔的液體體積中的任何一個或多個設(shè)置點(diǎn)，超聲清潔中會存在著潛在的問題。
傳統(tǒng)的超聲技術(shù)通常用來處理低體積和流速的情況，典型地在每分鐘60-100加侖的范圍內(nèi)。
上述系統(tǒng)每種都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)電離本身具有優(yōu)異的效果但需要添加氧化劑，通常需要添加化學(xué)物質(zhì)臭氧來阻止碎片在游泳池表面上的積累和油類及人體脂肪的氧化。
超聲本身會阻止污垢在游泳池表面和設(shè)施上積累并且減少寄生蟲的生長。
電子氧化本身必須不斷地操作來維持游泳池水體中的剩余消毒效果，這使其在家用或商用環(huán)境中是不經(jīng)濟(jì)的。
本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)三種過程一起操作，互相補(bǔ)充并且結(jié)合成優(yōu)異的系統(tǒng)，可以提供所需的衛(wèi)生處理而不用添加化學(xué)物質(zhì)或臭氧來實(shí)現(xiàn)氧化。
此處如果參考現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)，可以更清楚地理解本發(fā)明，這種參考并不表示申請人承認(rèn)在澳大利亞或者在任何其它國家中上述文獻(xiàn)構(gòu)成了本領(lǐng)域的公知常識。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明指向游泳池清潔和消毒系統(tǒng)，該系統(tǒng)至少部分克服了上述缺點(diǎn)，或者給用戶提供了有用的或者商業(yè)選擇。
一方面，本發(fā)明涉及用來清潔液體的清潔和消毒設(shè)備，所述設(shè)備包括以下組合a.在液體內(nèi)產(chǎn)生具有殺藻或殺菌效果的離子的電離裝置
b.在液體內(nèi)引入超聲波的超聲清潔裝置，以及c.增加液體氧化還原電位的電子氧化裝置，其中同時操作所述電離裝置、超聲清潔裝置和電子氧化裝置一段時間，從而在不用添加鹽、氯或其它化學(xué)物質(zhì)的情況下清潔并消毒所述液體。
另一方面，本發(fā)明涉及清潔和消毒方法，其包括下列步驟a.提供電離裝置以在液體內(nèi)產(chǎn)生具有殺藻或殺菌效果的離子b.提供超聲清潔裝置以在所述液體內(nèi)引入超聲波，c.提供電子氧化裝置以增加所述液體的氧化還原電位，以及d.同時操作所述電離裝置、超聲清潔裝置和電子氧化裝置一段時間，從而在不用添加促進(jìn)氧化的化學(xué)物質(zhì)或臭氧的情況下清潔并消毒所述液體。
根據(jù)特別優(yōu)選的實(shí)施方案，電離裝置可以包含兩部分電極組件和電子控制器。電極組件優(yōu)選包括兩個(或二的倍數(shù)個)金屬棒，陽極和陰極，其至少之一通常由銅和銀的合金制成。根據(jù)特別優(yōu)選的實(shí)施方案，電離棒每個都是銅合金。合金優(yōu)選的組成為85％銅、10％鋅和5％銀。
電離裝置通常安裝在游泳池的過濾系統(tǒng)中。電離裝置優(yōu)選向液體中產(chǎn)生或引入具有殺藻(銅離子)或殺菌(銀離子)作用的離子。
控制器優(yōu)選在電極兩側(cè)提供必需的特別低的電壓。所得的電流產(chǎn)生組成金屬的荷正電的離子，然后所述離子進(jìn)入游泳池中并且變成游泳池水化學(xué)的一部分?？刂破鞯妮斎牍β试诖蠹s50-60赫茲下適當(dāng)?shù)貫?10-250瓦。優(yōu)選控制器的輸出功率在傳遞到電極棒上的大約10安培的最大電流下為5至12伏直流電。根據(jù)特別優(yōu)選的實(shí)施方案，向電離棒供應(yīng)的功率在約90毫安和5伏直流電的水平。
根據(jù)特別優(yōu)選的實(shí)施方案，在例如游泳池的家用應(yīng)用中使用的電離裝置的陽極和陰極大約為25毫米的直徑和100毫米的長度。陽極和陰極大約間距15毫米。應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會在通常規(guī)模大于家用應(yīng)用的商業(yè)應(yīng)用中，更大的棒是優(yōu)選的。在商業(yè)應(yīng)用中可以使用更多或更少的棒。
控制器優(yōu)選通過定時器與電源連接?？刂破鬟m當(dāng)?shù)嘏c循環(huán)泵連接，循環(huán)泵按照電離裝置僅在其激活時工作的方式使水循環(huán)通過游泳池和/系統(tǒng)。
如同常見的電解池一樣，陽極和陰極可以是犧牲件。為了延長棒的壽命，可以周期性地轉(zhuǎn)換棒的極性，以減少碎片在棒上積累并且使棒的不勻磨損最小。為此，每五到六分鐘的操作后可以反轉(zhuǎn)極性。
在不添加化學(xué)物質(zhì)，特別是氯的情況下，并且也不進(jìn)行鹽水氯化裝置的操作下，電離裝置產(chǎn)生的銀和銅離子優(yōu)選用來維持水的電導(dǎo)率。
但是，應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會根據(jù)本發(fā)明可以使用任何電離裝置。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選可以使用任何超聲裝置。通過調(diào)節(jié)任一種下面的參數(shù)，對特定類型的待處理液體配置超聲裝置通過超聲裝置的流速、待處理液體的體積、液體初始或者處理后所需的清潔水平、水溫或例如pH的其它參數(shù)。
優(yōu)選需要一種以上的超聲清潔階段。通過使用管道中水的攪拌來增強(qiáng)清潔過程，但是應(yīng)該意識到泵通過系統(tǒng)移動水提供的力可以充分地?cái)嚢杷?br> 根據(jù)特別優(yōu)選的實(shí)施方案，超聲裝置可以包含與電源連接的電源。超聲裝置可以進(jìn)一步包含兩根天線(aerials)。天線采取伸長的部件或線的形式。天線優(yōu)選是直徑約為2.5毫米的線。
天線適當(dāng)?shù)乩p繞著待清潔水流過的管道。兩根天線可以從管道上相同的點(diǎn)開始纏繞管道。通常，超聲裝置最佳起作用需要最少繞七轉(zhuǎn)。優(yōu)選每根天線以相反的方向纏繞在管道上，一根是沿順時針方向而另一根是沿逆時針方向。每轉(zhuǎn)之間的距離適當(dāng)?shù)丶s為75毫米。
電源優(yōu)選在天線周圍產(chǎn)生調(diào)制的超聲場，其頻率從50至80000赫茲。根據(jù)特別優(yōu)選的實(shí)施方案，電源向每根天線提供頻率可變的信號。優(yōu)選信號頻率從大約15千赫茲開始并且每兩分鐘增加2千赫茲。當(dāng)達(dá)到71千赫茲時，頻率降低至15千赫茲并且重復(fù)上述過程。
超聲裝置在將鹽和其它固體材料，特別是鈣和氧化硅基材料轉(zhuǎn)化成argonite材料是有效的。通常，超聲處理的鹽和固體可以保持argonite形式直至10天。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)以串聯(lián)結(jié)構(gòu)工作，實(shí)際使用的瓦特?cái)?shù)優(yōu)選基于每升每單位時間的瓦特來計(jì)算。
電子氧化裝置優(yōu)選采取傳統(tǒng)的電解裝置。電壓源可以是低電壓、直流電源。因?yàn)橛捎谕ㄟ^電離裝置產(chǎn)生或引入了銅和銀離子而提高了水中的電導(dǎo)率，所以不需要更高的電壓。適當(dāng)?shù)貙C電流對電極轉(zhuǎn)化成25安培、12伏DC電源?？蛇x地，可以使用15安培、24伏DC電流。為了延長電極的壽命，電源可以每隔12小時或24小時轉(zhuǎn)換電極的極性。
在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，在電子氧化裝置的電極上施加電壓可以適當(dāng)?shù)卦黾友趸€原電位(ORP)。ORP改變的量取決于施用在電極和電極表面積上電壓。
在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，電解池的兩根電極可以從鈦或者至少涂覆了鈦的材料生產(chǎn)。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案至少使用一根涂覆的不銹鋼電極。電極可以適當(dāng)?shù)赜冒胭F金屬，例如鈦或鉑來涂覆。
ORP的增加通常需要水中總?cè)芙夤腆w的水平介于500至800ppm之間。根據(jù)本發(fā)明處理過的水的電導(dǎo)率由于電離裝置的操作而增加，因此由于溶解中離子水平的增加可以在較低水平的總?cè)芙夤腆w下進(jìn)行氧化。不使用電離裝置，在較低水平的總?cè)芙夤腆w下不能實(shí)施ORP。
系統(tǒng)優(yōu)選還包含用來監(jiān)控水和/或游泳池中有效參數(shù)的測試設(shè)備。測試設(shè)備優(yōu)選連續(xù)地取樣游泳池中的水。
系統(tǒng)中的每個元件和/或系統(tǒng)作為整體來提供控制裝置。清潔元件可以同時操作或者以任何預(yù)設(shè)的順序操作。元件的操作至少部分重疊。優(yōu)選通過系統(tǒng)控制裝置控制各元件的操作，包括其開始和結(jié)束時(如果有的話)。控制裝置開始清潔元件的清潔循環(huán)、定時循環(huán)時間并且在清潔循環(huán)完成時關(guān)閉元件。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可以以至少部分“在線”的形式操作，從而從游泳池中移出一部分水，并在經(jīng)過一種或全部清潔處理后將其重新引入游泳池中。這類系統(tǒng)在游泳池、礦泉和水景的水過濾中是常用的。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，電離裝置、超聲裝置和電子氧化裝置可以安裝在與傳統(tǒng)在線過濾系統(tǒng)相關(guān)的管道工程中。本發(fā)明的元件位于提供來使水通過系統(tǒng)的任何泵裝置的排放側(cè)也是優(yōu)選的。通過系統(tǒng)的水的流速對于家用應(yīng)用優(yōu)選在150升/分鐘至300升/分鐘之間。
所述系統(tǒng)優(yōu)選連續(xù)操作。也可以提供一個或多個定時器。
根據(jù)特別優(yōu)選的實(shí)施方案，本發(fā)明的設(shè)備可以配置成兩個單獨(dú)但互相連接的物理組件。第一個組件適當(dāng)是設(shè)備的電源/控制裝置。電源/控制裝置還可以在額定壓力的外殼(enclosure)內(nèi)安裝與設(shè)備相關(guān)的電子設(shè)備。
外殼適當(dāng)?shù)匕惭b成與標(biāo)準(zhǔn)230-240伏AC電力出口和游泳池過濾設(shè)備及泵相鄰，但是與之分開。
第一個組件并且特別是電源通?？梢耘c電力出口連接。為了允許設(shè)備的操作者根據(jù)單個游泳池的需求設(shè)置系統(tǒng)和設(shè)備的功能和操作，電源與24小時、7天的定時器連接。
所述設(shè)備的第二個組件可以是電離、氧化和超聲室。該室通常接入介于游泳池過濾設(shè)備和返回游泳池之間的游泳池過濾系統(tǒng)的管道工程中。第二個組件至少借助電學(xué)連接與第一個組件相連。
為了在游泳池過濾設(shè)備后面具有位于各個室之間的超聲天線，第二個組件可以包括電子氧化室和電離室。因此，待處理的水以下面的順序通過設(shè)備和系統(tǒng)電子氧化室、具有超聲天線的管道和電離室。


將參照下面的

本發(fā)明各個實(shí)施方案，附圖中圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)的連續(xù)鹽水氯化器的示意圖，以說明系統(tǒng)的在線特性。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，提供了一種游泳池清潔和消毒設(shè)備。
圖1中顯示了現(xiàn)有技術(shù)的在線清潔系統(tǒng)。例如圖1所示的系統(tǒng)可以結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的電離裝置和電子氧化裝置?？蛇x地，在例如圖1所示的系統(tǒng)中用電離裝置、超聲裝置和電子氧化裝置代替電解池。
從圖1中可以看出，通過泵11游泳池的水進(jìn)入系統(tǒng)并且圍繞系統(tǒng)流動。泵將水從進(jìn)水管12送入過濾設(shè)備13中。設(shè)計(jì)過濾設(shè)備13從液體流中除去例如未溶解的顆粒、樹葉或棍條等材料。
然后，如果游泳池是加熱型游泳池，水進(jìn)入加熱器14或相似的設(shè)備中。還進(jìn)行加熱，獲得最佳的水處理?xiàng)l件。
水從加熱器14進(jìn)入電解池15中。根據(jù)鹽水氯化過程，通常使用所示的電解池15。如上所述，用電離裝置、超聲裝置和電子氧化裝置代替圖1中的電解池。
水從電解池15返回游泳池中。通過通常還安裝了電源的控制系統(tǒng)16來控制系統(tǒng)。系統(tǒng)安裝有定時器17來控制循環(huán)時間。電解池15和過濾設(shè)備13與同一個電源連接。
根據(jù)本發(fā)明的電子氧化裝置操作來增加游泳池水的氧化還原電位。
當(dāng)電子從一種材料轉(zhuǎn)移到另一種材料上時發(fā)生許多化學(xué)反應(yīng)。在每種情況中，通過加上一個或多個電子還原一種材料，而失去相同的電子氧化另一種材料。因此，可從氧化的物質(zhì)獲得的電子被加到還原的材料上，直至達(dá)到平衡條件。
原子或離子的尺寸和在外電子殼層中發(fā)現(xiàn)的電子的數(shù)量決定了不同材料的失電子趨勢。特定材料的相對氧化電勢也是公知的。電勢的任意標(biāo)準(zhǔn)是氫電極。然后，通過和與惰性、貴金屬電極和參比電極之間電勢來測量反應(yīng)狀態(tài)。
ORP的測量電極通常是金或鉑電極。貴金屬給予并接受電子。相對于被測量溶液最強(qiáng)的氧化還原平衡，電極獲得電子的電化學(xué)電勢。電極相對于反應(yīng)的狀態(tài)產(chǎn)生電壓。
參比電極與用于pH測量的電極相同。當(dāng)反應(yīng)涉及氫離子時，ORP測量與pH有關(guān)。
本發(fā)明的系統(tǒng)在電離裝置和電子氧化裝置處于在線結(jié)構(gòu)21的情況下操作并且超聲天線也位于在線結(jié)構(gòu)中。
電離裝置包含兩個位于透明塑料外殼中的銅和銀合金制成的電極棒。家用應(yīng)用中的電極棒直徑約為25毫米且長度約為100毫米，并且彼此分開大約15毫米。外殼在水返回至游泳池前在過濾設(shè)備或泵的排放側(cè)接入在線過濾系統(tǒng)的管道工程中。
用于該應(yīng)用的泵的平均流速介于150升/分鐘至300升/分鐘之間。
電離裝置的電源優(yōu)選通過定時器與家用電源連接。電離裝置電源具有復(fù)背式插頭(piggy-back plug)，并將過濾系統(tǒng)循環(huán)泵插入復(fù)背式插頭中，使電離裝置僅在泵工作時運(yùn)轉(zhuǎn)。
電源將240伏AC轉(zhuǎn)換成設(shè)備各組件每個所需的電源。對于電離室，供應(yīng)200毫安和約5伏DC的功率，并且對于電子氧化裝置，供應(yīng)15安培和約24伏DC的功率。
該低電壓DC電源與游泳池返回管相連的外殼中的銅和銀棒連接。
大約每隔6分鐘轉(zhuǎn)換棒的極性，從而允許棒的均勻磨損并且阻止碎片積累。
在超聲裝置中，電源與家用電源連接。兩根天線從電源延伸。這些天線纏繞在待處理系統(tǒng)的管道工程上。最少需要七轉(zhuǎn)。一根天線從足以順時針纏繞，并且另一根逆時針纏繞，每轉(zhuǎn)的距離約為75毫米。
在工作時電源在天線周圍產(chǎn)生調(diào)制的超聲場，其介于50赫茲至50,000赫茲之間。電源向每根天線供應(yīng)頻率可變的信號。信號頻率從大約15千赫茲開始并且每兩分鐘增加2千赫茲。當(dāng)達(dá)到71千赫茲時，頻率降低至15千赫茲并且重復(fù)上述過程。
鹽和固體很難從水中除去。這些鹽和固體容易作為污垢沉出到循環(huán)管道工程的所有表面和系統(tǒng)內(nèi)的裝置上。這些鹽和固體對于軟體動物和寄生蟲用于繁殖的構(gòu)筑單元是理想的。
超聲裝置不能除去這些鹽和固體，而是在分子水平影響它們。鈣或二氧化硅分子非常容易彼此粘附并且作為污垢沉出到游泳池系統(tǒng)濕側(cè)內(nèi)的表面上。顆粒濃度越高產(chǎn)生的污垢越多。
軟體動物和寄生蟲使用這些鹽和固體作為其生長的構(gòu)筑單元，隨后生存在具有高水平鹽和固體的系統(tǒng)中。
超聲將這些來自雪片狀分子的鹽和固體轉(zhuǎn)變成長的、薄且脆的argonite分子。該分子很難粘附到表面或者其它材料上，因此降低了污垢的積累并且現(xiàn)存的污垢破碎并除去。軟體動物保護(hù)殼也變?nèi)醪⑶蚁緞?電離裝置產(chǎn)生的)更容易能滲入變?nèi)醯臍ぶ?，并且殺死軟體動物和寄生蟲。因?yàn)閺拟}或二氧化硅獲得的保護(hù)屏障現(xiàn)在不能結(jié)合，因此它們不能增殖，所以新的寄生蟲或軟體動物很難在系統(tǒng)中幸存。
在使用中，電子氧化裝置使用大量的用半貴金屬涂覆的鋼板，其放在插入系統(tǒng)過濾回路中的聚氯乙烯(PVC)池中。電子氧化裝置在使用陰極和陽極板系統(tǒng)的電解原理下工作。AC/DC電源允許在24伏DC電流下產(chǎn)生大約15安培的輸出。該電源每工作大約24小時轉(zhuǎn)換極性。
當(dāng)系統(tǒng)工作時，水的氧化還原電位(ORP)增加。產(chǎn)生的ORP的量與施加在鈦板和板表面積上的電壓相關(guān)。
由于水中銅和銀離子的水平，水的電導(dǎo)率增加并且在較低的總?cè)芙夤腆w下獲得氧化。
本發(fā)明的設(shè)備配置成兩個單獨(dú)但互相連接的物理組件。第一個組件包括設(shè)備的電源/控制裝置。電源/控制裝置還可以在額定壓力的外殼(enclosure)內(nèi)安裝與設(shè)備相關(guān)的電子設(shè)備。
外殼適當(dāng)?shù)匕惭b成與標(biāo)準(zhǔn)230-240伏AC電力出口和游泳池過濾設(shè)備及泵相鄰，但是與之分開。
為了允許設(shè)備的操作者根據(jù)單個游泳池的需求設(shè)置系統(tǒng)和設(shè)備的功能和操作，電源與24小時、7天的定時器連接。
所述設(shè)備的第二個組件可以是電離、氧化和超聲室。該室通常接入介于游泳池過濾設(shè)備和返回游泳池之間的游泳池過濾系統(tǒng)的管道工程中。第二個組件至少借助電學(xué)連接與第一個組件相連。
為了在游泳池過濾設(shè)備后面具有位于各個室之間的超聲天線，第二個組件可以包括電子氧化室和電離室。因此，待處理的水以下面的順序通過設(shè)備和系統(tǒng)電子氧化室、具有超聲天線的管道和電離室。
本發(fā)明特定的實(shí)施方案在作為附件1包括并且形成說明書一部分的實(shí)驗(yàn)部分中描述。
在本發(fā)明說明書和權(quán)利要求中，詞語“包含”及其衍生詞包括每個所述的東西(integer)，但是不排除還包括一個或多個其它東西。
附件TWEED實(shí)驗(yàn)中心ABN 90 178 732 49646 Enterprise Avenue，Tweed Heads South，NSW 2486電話07)5569 3100 傳真07)5524 2676礦泉池中綠膿桿菌的消毒使用WaterTech Services International PtyLtd.的Enviroswim系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)Paul Wright博士引言水中銅和銀的電離已經(jīng)成為在游泳池和礦泉池中消毒的方法。WaterTech Services International Pty Ltd.已經(jīng)發(fā)展了結(jié)合銅和銀電離的的新的消毒系統(tǒng)，該系統(tǒng)已經(jīng)在Queensland的公共和私人游泳池/礦泉池中運(yùn)行。
我們實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了一些功效試驗(yàn)來確定系統(tǒng)使礦泉池水消毒的能力。NSW健康部已經(jīng)起草了測量消毒系統(tǒng)功效的準(zhǔn)則(“TreatedWater Public Swimming Pools and Spa Pools New Disinfection ProcessCriteria”)。該準(zhǔn)則需要綠膿桿菌在暴露于消毒系統(tǒng)30秒內(nèi)降低4個量級。
作為游泳池毛囊炎常見原因的綠膿桿菌是重要的人病原體，其也可作為消毒過程實(shí)施如何的指示。病人在浸入水中的任何身體部分處可能存在瘙癢的毛囊、斑丘疹、囊腫狀，或者膿皰的病變。假單胞菌血病癥(Pseudomonal bacteremia)產(chǎn)生以深膿皰壞疽(ecthymagangrenosum)著稱的獨(dú)特的皮膚損害。在眼睛感染的情況下，物理檢查表現(xiàn)出瞼水腫、結(jié)膜紅斑和白睛浮壅，以及與底角膜潰瘍有關(guān)的嚴(yán)重膿性粘液溢。在包括“游泳性耳病”的外耳炎情況中綠膿桿菌是主要的細(xì)菌病原體。在正常的耳中不經(jīng)常發(fā)現(xiàn)細(xì)菌，但是其經(jīng)常在與傷害、浸漬、發(fā)炎，或者簡單的潮濕和濕潤條件相關(guān)的外耳道中存在。
假單胞菌屬是屬于假單胞菌科的革蘭氏陰性竿棒。其生長最佳濕度是37攝氏度，并且能夠在高達(dá)42度的溫度下生長。礦泉池為假單胞菌屬提供了理想的環(huán)境，62％以上的任意培養(yǎng)表明有一些積極的生長。由于高溫引起的毛孔擴(kuò)張和角質(zhì)層的超水化促進(jìn)了人的感染(Baruchin等1996)。
方法和材料用城市用水(參閱附錄典型分析的報告)填充每個容量為1,500升的兩個相同的礦泉池(AAIM QLD Aust.)，并且池過濾設(shè)備自動靜置，使氯脫離水面耗散(使用HACH 2010分光光度計(jì)，方法80來檢測氯)。
設(shè)計(jì)試驗(yàn)，使一個礦泉池作為對照(未處理)并且另一個礦泉池具有Enviroswim系統(tǒng)(處理)。向兩個礦泉池等量添加堿度增加劑(JacksPool Shop)、鹽酸(DH，AR)和氯化鈉(DH，AR)，保證相似且平衡的水質(zhì)條件。
使用校準(zhǔn)的手持測量計(jì)(TPS MC-81)，對兩個礦泉池記錄下面的參數(shù)電導(dǎo)率、pH和溫度。使用滴定方法(APHA 2320B)測量堿度。通過AA石墨爐分析銅和銀的濃度。另外，使用在線測量計(jì)(分別為Milwaukee SM 402和SM 500)在處理的礦泉池中記錄TDS和ORP。
在接種(inoculation)前打開Enviroswim系統(tǒng)并且保持足夠長的時間，對每個特定的試驗(yàn)建立所需的氧化還原電位(ORP)水平(參閱下面的結(jié)果)。
為了礦泉的接種，營養(yǎng)瓊脂的綠膿桿菌菌落(ACM 495)被無菌地轉(zhuǎn)移到100毫升胰蛋白胨大豆湯(Tryptone Soy Broth)中并且在35℃下培養(yǎng)24小時。將所得的接種物用取自接種前礦泉A的水稀釋至2升(Schott瓶)。一旦在Schott瓶中完全混合，就成為最終的接種物，將其以相同的800毫升加到每個礦泉中，從而建立初始綠膿桿菌水平在約106cfu/100毫升。
當(dāng)向礦泉中加入800毫升的接種物時，定時器開始工作并且同時激活輔助泵30秒，提供比只有循環(huán)泵時更好的混合。前面的試驗(yàn)已經(jīng)確定了在30秒中可以充分混合。
30秒后，從礦泉中取樣并且關(guān)閉輔助泵，只讓循環(huán)泵打開。在不同的時間再次取樣，建立綠膿桿菌水平對時間的降低關(guān)系。所有樣品在500米處的具有硫代硫酸鈉(Techno-Plas)的無菌細(xì)菌罐中取出并且立即用mPA-C瓊脂(戊基)使用膜過濾方法(APHA 9213E)處理。培養(yǎng)皿在41.5℃下培養(yǎng)72小時，然后計(jì)數(shù)并且以綠膿桿菌cfu/100毫升報道。
結(jié)果04年2月4日的試驗(yàn)試驗(yàn)開始前兩個礦泉中的氯＜0.01毫克/升總氯。
對兩個礦泉記錄5分鐘下面接種后的水化學(xué)參數(shù)并且表示在表1中。
表1-礦泉的水化學(xué)

兩個礦泉池中綠膿桿菌的計(jì)數(shù)和ORP、銅和銀的水平的結(jié)果表示在表2中。
表2-綠膿桿菌的計(jì)數(shù)和ORP、銅和銀的水平

*Enviro-Swim礦泉中30秒后綠膿桿菌對數(shù)降低4.895超過了NSW健康部新的消毒處理標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)則要求的4個對數(shù)降低。
04年2月24日的試驗(yàn)試驗(yàn)開始前兩個礦泉中的氯＜0.01毫克/升總氯。
對兩個礦泉記錄5分鐘下面接種后的水化學(xué)參數(shù)并且表示在表3中。
表3-礦泉的水化學(xué)

兩個礦泉池中綠膿桿菌的計(jì)數(shù)和ORP、銅和銀的水平的結(jié)果表示在表4中。
表4-綠膿桿菌的計(jì)數(shù)和ORP、銅和銀的水平

∧和NA＝ICP結(jié)果和/或只進(jìn)行AA試驗(yàn)。
*Enviro-Swim礦泉中30秒后綠膿桿菌對數(shù)降低4.895超過了NSW健康部新的消毒處理標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)則要求的4個對數(shù)降低。
參考文獻(xiàn)Baruchin，A.N.；Shapira，A.；Scharf，S.and Rosenberg，L.(1996)Pseudomonas folliculitis acquired from hot tubs and whirlpoolsanoverview.Annals of Burns and Fire Disasters，第IX卷第4期。
Beer，C.；Guilmartin，L.E.；McLoughlin，T.F.and White，T.J.(1999)Swimming pool disinfection-Efficacy of copper silver ions with reducedchlorine levels.Journal of Environmental Health，第61卷第9-12頁。
NSW Health Department‘Teated Water Public Swimming Poolsand Spa Pools New Disinfection Process Criteria’。
NSW Health Department June 1996.Public Swimming Pool and SpaPool Guidelines。
Queensland Health February 2000.Queensland Health Swimmingand Spa Pool Water Quality and Operational Guidelines。
權(quán)利要求
1.一種用來清潔液體的清潔和消毒設(shè)備，所述設(shè)備包括a.向所述液體內(nèi)產(chǎn)生具有殺藻或殺菌效果的離子的電離裝置，b.向所述液體內(nèi)引入聲波的超聲清潔裝置，以及c.增加所述液體的氧化還原電位的電子氧化裝置，其中同時操作所述電離裝置、超聲清潔裝置和電子氧化裝置一段時間，從而在不用添加鹽、氯或其它化學(xué)物質(zhì)的情況下清潔并消毒所述液體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述電離裝置至少包含兩部分電極組件和電子控制單元，所述電極組件至少包含陽極和陰極，所述陽極和陰極中至少之一由銅和銀的合金制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中所述合金的組成為85％的銅、10％的鋅和5％的銀。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中所述陽極和陰極可以是犧牲件，并且為了延長棒的壽命，周期性地轉(zhuǎn)換棒的極性，減少碎片在棒上積累并使棒的不勻磨損最小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述電離裝置在所述液體內(nèi)產(chǎn)生或引入具有殺藻作用的離子(銅離子)或具有殺菌作用的離子(銀離子)。
6.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其中由所述電離裝置產(chǎn)生的銀和銅離子起著在不添加化學(xué)物質(zhì)，特別是氯，并且也不使用鹽水氯化裝置的情況下，維持水的電導(dǎo)率的作用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中針對特定類型的待處理液體，通過調(diào)節(jié)下面的任一種參數(shù)來配置所述超聲裝置通過超聲裝置的流速、待處理液體的體積、所述液體的初始清潔水平或者處理后所需的清潔水平、水溫或例如pH的其它參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述超聲裝置至少包含兩根天線，其纏繞著待清潔水流過的管道，所述兩根天線從管道上相同的點(diǎn)開始纏繞管道，每根天線以相反的方向纏繞在管道上，一根是沿順時針方向而另一根是沿逆時針方向，每轉(zhuǎn)之間的距離大約為75毫米。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的設(shè)備，其中電源向每根天線提供頻率可變的信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的設(shè)備，其中所述信號頻率從大約15千赫茲開始并且每兩分鐘增加2千赫茲，當(dāng)頻率達(dá)到71千赫茲時，頻率下降至15千赫茲并重復(fù)上述過程。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述電子氧化裝置可以適當(dāng)?shù)卦黾友趸€原電位(ORP)，由于電離裝置產(chǎn)生或引入的溶液離子水平的增加，可以在較低水平的總?cè)芙夤腆w下進(jìn)行氧化。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述設(shè)備的各元件至少是部分“在線”結(jié)構(gòu)，從而從液體中移出一部分液體，并在經(jīng)過一種或全部清潔處理后將其重新引入所述液體中。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述設(shè)備的各元件的順序如下電子氧化裝置、超聲清潔裝置和電離裝置。
14.一種清潔和消毒方法，其包括下列步驟a.提供電離裝置以在液體內(nèi)產(chǎn)生具有殺藻或殺菌效果的離子b.提供超聲清潔裝置以在所述液體內(nèi)引入聲波，c.提供電子氧化裝置以增加所述液體的氧化還原電位，以及d.同時操作所述電離裝置、超聲清潔裝置和電子氧化裝置一段時間，從而在不用添加促進(jìn)氧化的化學(xué)物質(zhì)或臭氧的情況下清潔并消毒所述液體。
全文摘要
本申請公開了一種清潔液體的清潔和消毒設(shè)備，所述設(shè)備包括在所述液體內(nèi)產(chǎn)生具有殺藻或殺菌效果的離子的電離裝置、在所述液體內(nèi)引入超聲波的超聲清潔裝置以及增加所述液體的氧化還原電位的電子氧化裝置，其中同時操作所述電離裝置、超聲清潔裝置和電子氧化裝置一段時間，從而在不用添加鹽、氯或其它化學(xué)物質(zhì)的情況下清潔并消毒所述液體。
文檔編號C02F1/72GK1826293SQ200480021275
公開日2006年8月30日 申請日期2004年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月23日
發(fā)明者菲利普·亨利·瓊斯, 加里·阿瑟·斯圖特 申請人:水技術(shù)控股有限公司