(57)【要約】  液体を処理する方法であって、化学処理された液体を受け取ること、化学処理された液体をナノバブル発生器に通してナノバブル含有液体を生成すること、ナノバブル含有液体を消毒放射線で処理して結果として生じる液体を生成すること、および結果として生じる液体を使用のために放出することを含む、方法。液体処理システムであって、液体源と、元となる液体の化学物質含有量を試験し、必要に応じて、適切な量の化学処理を液体に提供して化学処理された液体を提供するための化学処理ステーションと、ナノバブルを発生させてナノバブル液体を提供する、化学処理ステーションに流体連通しているナノバブル発生器と、ナノバブル液体を放射線に曝露し、処理された液体を提供する、ナノバブル発生器に流体連通している放射線系消毒ユニット（ＲＤＵ）と、本システムを通る液体流を生成するポンプと、処理された液体流が通って流れる排出口と、を含む、液体処理システム。
2018516172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体処理システムであって、
液体源と、
元となる液体の化学物質含有量を試験し、必要に応じて、適切な量の化学処理を前記液体に提供して化学処理された液体を提供するための化学処理ステーションと、
前記化学処理された液体中にナノバブルを発生させてナノバブル液体を提供する、前記化学処理ステーションに流体連通しているナノバブル発生器と、
前記ナノバブル液体を放射線に曝露し、処理された液体を提供する、前記ナノバブル発生器に流体連通している放射線系消毒ユニット（ＲＤＵ）と、
前記システムを通る液体流を生成するためのポンプと、
前記処理された液体が通って流れる排出口と、を備える、液体処理システム。
【請求項２】
前記ナノバブル発生器が、元となる液体を受け取るための流入部と、ナノバブル含有液体を放出するための流出部と、前記元となる液体を処理するための前記流入部と前記流出部との間に配置された処理部とを有するハウジングを含み、前記処理部が、キャビテーション空間、チャンバ、またはゾーンによって分離された少なくとも２つの連続せん断平面を有する、請求項１に記載の液体処理システム。
【請求項３】
前記ＲＤＵが、
前記ナノバブル発生器に動作可能に接続されたＲＤＵ注入口と、
筺体および放射線放出手段を備える、前記ＲＤＵ注入口に流体連通している消毒ユニットと、
前記消毒ユニットから放射線処理された液体を放出するためのＲＤＵ排出口と、を備える、請求項１または２に記載の液体処理システム。
【請求項４】
前記化学物質含有量を試験することが、前記元となる液体が前記ナノバブル発生器および前記ＲＤＵと連動して前記元となる液体を消毒するのに適切な量の化学物質を含有するかどうかを決定することを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体処理システム。
【請求項５】
前記化学物質が二酸化塩素を含む、請求項４に記載の液体処理システム。
【請求項６】
前記二酸化塩素が、前記ナノバブル発生器においておよそ０．５〜５ｐｐｍを提供するように注入される、請求項５に記載の液体処理システム。
【請求項７】
前記二酸化塩素が、前記ナノバブル発生器においておよそ３〜４ｐｐｍを提供するように注入される、請求項６に記載の液体処理システム。
【請求項８】
前記ポンプが、前記ナノバブル発生器においておよそ１〜およそ１０バールの圧力を生成する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体処理システム。
【請求項９】
前記放射線が紫外放射線である、請求項３〜８のいずれか一項に記載の液体処理システム。
【請求項１０】
液体を処理する方法であって、前記方法が、請求項１〜９のいずれか一項に記載の液体処理システムに元となる液体を通すことを含む、方法。
【請求項１１】
液体を処理する方法であって、前記方法が、
化学処理された液体を受け取ることと、
前記化学処理された液体をナノバブル発生器に通して、ナノバブル含有液体を提供することと、
前記ナノバブル含有液体を消毒放射線で処理して、結果として生じる液体を生成することと、
前記結果として生じる液体を使用のために放出することと、を含む、方法。
【請求項１２】
前記化学処理された液体が、前記化学処理された液体を生成するために化学処理に曝露される元となる液体を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記化学処理が、好適な量の化学物質を前記元となる液体に注入することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記好適な量が、前記ナノバブル発生器および前記消毒放射線と併せて前記元となる液体を消毒するための化学物質の量を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
液体の流れが、前記ナノバブル発生器においておよそ１バール〜およそ１０バールの圧力で駆動される、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記放射線が紫外放射線である、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記紫外放射線が、およそ２５０ｍＪ／ｃｍ２で送達される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記元となる液体が、飲料水、廃水、および再生水を含む水である、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のシステムまたは方法。
【請求項１９】
添付の図面を参照して全体的かつ具体的に本明細書に記載されるような、ならびに前記添付の図面によって例証されるような、液体処理システム。
【請求項２０】
前記添付の図面を参照して全体的かつ具体的に本明細書に記載されるような、ならびに前記添付の図面によって例証されるような、液体を処理する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本特許開示は、２０１５年４月２４日に提出の米国仮特許第６２／１５８，６４８号および２０１５年７月２０日に提出の米国仮特許第６２／１９４，５６７号の利益を主張するものであり、各々の内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、液体溶液を処理するシステムおよび方法に関する。具体的には、本開示は、放射線系消毒ユニットでの化学処理を含む液体を処理するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
水系感染症は、汚染水内で伝播される病原微生物によって引き起こされることが多い。感染は、入浴中、洗濯中、飲水中、食品の調理において、またはこのようにして感染した食品の摂取により生じ得る。様々な形態の水系下痢症が、おそらくは最も顕著な例である。世界保健機関によると、そのような病気の数は、１日の合計世界疾病負担の推定４．１％を占め、年間約１８０万人の死亡原因となっている。世界保健機関は、その負担の８８％が、安全でない上水道、下水処理、および衛生が原因であると推定している。先進国においてさえも、人々に重大な害を及ぼしている水システム内の細菌の問題が存在してきた。したがって、このように、改善された水処理システム、方法、および装置が必要とされる。そのようなシステム、方法、および装置を、低費用およびより小さい設置面積で提供することができれば、それらは、貧困、農村、山地、および／または人工密集地域の制約および要件にも対処することができる。
【０００４】
水に加えて、飲食料品業界における改善された殺菌／洗浄など、改善された殺菌／洗浄から同様に恩恵を受け得る他の液体が存在する。例えば、飲食料品業界では、細菌を減少させるため、および液体を消毒または殺菌するために、塩素化合物、オゾンなどの化学物質が広く使用される。例としては、水を冷却する低温殺菌装置を処理すること、果物および野菜を洗浄すること、ならびに食品接触表面を消毒することが挙げられる。塩素化合物はまた、容器内の水または他の液体を消毒するために一般的に使用される。
【０００５】
塩素化合物の中でも、二酸化塩素（ＣｌＯ２）は、水処理および漂白に使用される強力な酸化剤である。消毒剤として、ＣｌＯ２は、塩素の殺菌能力よりも強い殺菌能力を有する。
【０００６】
二酸化塩素を生成するには、通常、亜塩素酸ナトリウムを塩素ガスまたは塩酸と反応させる（２つの化合物系）か、または亜塩素酸ナトリウムを次亜塩素酸ナトリウムおよび塩酸または硫酸のような酸（３つの化合物系）と反応させるという、２つの機序が使用される。
２ＮａＣｌＯ２＋Ｃｌ２→２ＣｌＯ２＋２ＮａＣｌ（２つの化合物）
５ＮａＣｌＯ２＋４ＨＣｌ→４ＣｌＯ２＋５ＮａＣｌ＋２Ｈ２Ｏ（２つの化合物）
２ＮａＣｌＯ２＋ＮａＯＣｌ＋Ｈ２ＳＯ４→２ＣｌＯ２＋ＮａＣｌ＋Ｎａ２ＳＯ４＋Ｈ２Ｏ（３つの化合物）
２ＮａＣｌＯ２＋ＮａＯＣｌ＋２ＨＣｌ→２ＣｌＯ２＋３ＮａＣｌ＋Ｈ２Ｏ（３つの化合物）
【０００７】
二酸化塩素を用いた廃水の衛生処理は、酸化によって引き起こされる。二酸化塩素が酸化して、微生物の繁殖および代謝に影響を与える。二酸化塩素は、一般的には、塩素の酸化力の２．５倍を超える酸化力を有すると見なされる。二酸化塩素の酸化還元電位（０．９５Ｖ）は、塩素（１．３６Ｖ）よりもはるかに低いが、その酸化能力（５）は塩素（２）よりも大きい。酸化還元電位（ＯＲＰ）は、酸化剤が易酸化性物質と反応する酸化剤の強度および速度を評価する。二酸化塩素は低いＯＲＰを有するが、それが反応する易酸化性物質の種類に関してより選択的である。二酸化塩素は、システイン、チロシン、メチオニル、ＤＮＡ、およびＲＮＡを含む特定の有機分子を標的とする。これに対して、塩素およびオゾンは、はるかに広範囲の反応を有する。酸化能力は、モルベースで二酸化塩素が塩素よりも大きい消毒能力を有することを示す。二酸化塩素の選択性および酸化能力が、それを塩素よりも強力な酸化消毒剤にする（“Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｃｈｌｏｒｉｎｅ  Ｄｉｏｘｉｄｅ  Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ，”Ｆｒａｎｋ  Ｐ．Ｓｉｄａｒｉ  ＩＩＩ  ａｎｄ  Ｊｅａｎｎｅ  ＶａｎＢｒｉｅｓｅｎ，Ｐｈ．Ｄ．Ｗａｔｅｒ＆Ｗａｓｔｅｓ  Ｄｉｇｅｓｔ，Ｔｈｕ，２０２−１０−２４  １３：３９）。
【０００８】
二酸化塩素は、溶液中の懸濁粒子を互いに引き合わせ、それらが容易にろ過されることを可能にする。このため、「濁った」水は、ろ過と併せて二酸化塩素によって容易に浄化される。
【０００９】
二酸化塩素は、様々な病原体に対して効果的であるが、それには限界がある。かびおよび酵母胞子は、水中０．７５〜５ｐｐｍ（百万分の１）の二酸化塩素濃度によって８０〜９９％減少される。細菌およびウイルスも二酸化塩素の使用によって大幅に減少される。
【００１０】
二酸化塩素の有効性は、鉄およびマンガンの含有量によって低減され得る。鉄は、多くの生産工程において水中に存在し得る。したがって、これら２つの金属のうちのいずれかを含有する液体は、好ましくは、消毒前にろ過され得る。
【００１１】
高濃度の二酸化塩素ガス（空気中３０％超体積）は、自然発生的に爆発しやすい。二酸化塩素は、正常な状態で不安定でありかつ圧力下で爆発しやすいため、格納または輸送されるべきではない。したがって、反応で生成されるガスを希釈するために何らかの準備をする必要がある。空気および水素は、希釈ガスとして広く使用されてきた。二酸化塩素は、例えば１リットル当たり最大約１０グラムの濃度で水中に溶解され得る。
【００１２】
様々な因子が、塩素化合物の殺菌力に影響を与え得る。これらの因子としては、有機物質の存在、ｐＨ、温度、濃度、接触時間などが挙げられる。
【００１３】
いくつかの状況においては、化学処理は、例えば色を添加するなど、消毒のため以外に液体の特性を変えるための液体に追加され得るか、それと共に使用され得る。
【００１４】
いくつかの用途においては、水、廃水などの液体を滅菌および処理するために紫外線（ＵＶ）光も使用される。短波長紫外放射線（ＵＶ−Ｃ）は、病原体および他の微生物のＤＮＡを直接攻撃するとされる。細菌などの微生物は、自らの繁殖能力を失うか、破壊される。化学消毒に極めて強いクリプトスポリジウムまたはジアルジアなどの寄生虫さえもＵＶ光曝露によって効果的に減少されることを研究が示している。
【００１５】
液体を処理するためには、ＵＶ光および化学処理の組み合わせが有用なようである。しかしながら、ＮＨ（２）Ｃｌ、ＨＯＣｌ、およびＯＣｌ（−）、およびＣｌＯ２などの塩素系消毒剤での処理を含む多くの種類の化学処理は、ＵＶ照射の下で光分解し、それらの効果を低減する。さらに、いくつかの用途においてＵＶ光も大量に使用される場合、光分解と呼ばれるプロセスにおいて、それは塩素およびクロラミン種などの化学処理を除去するように作用することができ、それが水の塩素処理などの化学処理の影響を相殺する。このため、この組み合わせは、一般的に使用されていない。
【００１６】
液体を処理するための改善されたシステムおよび方法、特に、より安定しており、高濃度であってもガスを排気せず、かつより高い酸化還元電位を有する化学処理を含む、液体を生成するためのシステムおよび方法が依然として必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本明細書内の一態様によると、液体処理システムであって、液体源と、元となる液体の化学物質含有量を試験し、必要に応じて、適切な量の化学処理を液体に提供して化学処理された液体を提供するための化学処理ステーションと、化学処理された液体中にナノバブルを発生させてナノバブル液体を提供する、化学処理ステーションに流体連通しているナノバブル発生器と、ナノバブル液体を放射線に曝露し、処理された液体を提供する、ナノバブル発生器に流体連通している放射線系消毒ユニット（ＲＤＵ）と、本システムを通る液体流を生成するポンプと、処理された液体流が通って流れる排出口と、を含む、液体処理システムが提供される。
【００１８】
特定の場合において、ナノバブル発生器は、元となる液体を受け取るための流入部と、ナノバブル含有液体を放出するための流出部と、元となる液体を処理するための流入部と流出部との間に配置された処理部とを有するハウジングを含み得、該処理部は、キャビテーション空間、チャンバ、またはゾーンによって分離された少なくとも２つの連続せん断平面を有する。
【００１９】
別の特定の場合において、ＲＤＵは、ナノバブル発生器に動作可能に接続されたＲＤＵ注入口と、筺体および放射線放出手段を備える、ＲＤＵ注入口に流体連通している消毒ユニットと、消毒ユニットから放射線処理された液体を放出するためのＲＤＵ排出口とを含み得る。
【００２０】
上の場合において、化学物質含有量を試験することは、元となる液体が、ナノバブル発生器およびＲＤＵと連動して元となる液体を消毒するのに適切な量の化学物質を含有するかどうかを決定することを含み得る。特定の場合において、化学物質は、二酸化塩素を含み得る。この場合、二酸化塩素は、ナノバブル発生器においておよそ０．５〜５ｐｐｍを提供するように注入され得る。より具体的には、二酸化塩素は、ナノバブル発生器においておよそ３〜４ｐｐｍを提供するように注入され得る。
【００２１】
上の場合において、ポンプは、ナノバブル発生器においておよそ１〜およそ１０バールの圧力を生成するように構成され得る。いくつかの場合において、圧力は、およそ２〜およそ５バールであり得る。
【００２２】
また、上の場合において、放射線は、電磁放射線、および特定の場合には、紫外放射線であってもよい。
【００２３】
本明細書内の別の態様によると、液体を処理する方法が提供され、本方法は、上の態様に従って元となる液体を液体処理システムに通すことを含む。
【００２４】
本明細書内のさらに別の態様によると、液体を処理する方法であって、化学処理された液体を受け取ること、化学処理された液体をナノバブル発生器に通してナノバブル含有液体を生成すること、ナノバブル含有液体を消毒放射線で処理して結果として生じる液体を生成すること、および結果として生じる液体を使用のために放出することを含む、方法が提供される。
【００２５】
特定の場合において、化学処理された液体は、化学処理された液体を生成するために化学処理に曝露される元となる液体を含み得る。この場合、化学処理は、好適な量の化学物質を元となる液体を注入することを含み得る。さらに、好適な量は、ナノバブル発生器および消毒放射線と併せて元となる液体を消毒するための化学物質の量を含み得る。
【００２６】
本方法の上の場合において、液体の流れは、ナノバブル発生器においておよそ１バール〜およそ１０バールの圧力で駆動され得る。より具体的には、圧力は、およそ２〜およそ５バールであり得る。
【００２７】
本方法の上の場合において、放射線は、電磁放射線、および特定の場合には、紫外放射線であってもよい。紫外放射線は、およそ２００〜２５０ｍＪ／ｃｍ２で送達され得る。
【００２８】
上の態様または場合のいずれかにおいて、元となる液体は、飲用水、廃水、および再生水を含む水であり得る。
【００２９】
本明細書内の別の態様によると、添付の図面を参照して全体的かつ具体的に本明細書に記載されるような、ならびに添付の図面によって例証されるような、液体処理システムが提供される。
【００３０】
依然として本明細書内の別の態様によると、添付の図面を参照して全体的かつ具体的に本明細書に記載されるような、ならびに添付の図面によって例証されるような、液体を処理する方法が提供される。
【００３１】
さらに別の態様によると、放射線系消毒ユニット（ＲＤＵ）に流体連通しているナノバブル発生器を含む液体処理システムが提供される。特に、ＲＤＵは、ナノバブル発生器の流出部に動作可能に接続された消毒注入口と、ＵＶランプなどの放射線放出手段を収容する消毒筺体と、処理された液体を放出するための消毒排出口とを含み得、流入部、処理部、排出口部、消毒注入口、消毒筺体、および消毒排出口は、互いに流体連通している。
【００３２】
さらに別の態様によると、元となる液体を処理する方法が提供され、本方法は、元となる液体をナノバブル発生器に通し、それによりナノバブル含有液体を生成することと、ナノバブル含有液体をＵＶ放射線などの放射線で処理することとを含む。元となる液体は、異なる液体の混合物であってもよい。さらに、元となる液体は、液体およびガスの混合物であってもよい。いくつかの場合において、ガスは、異なるガスの組み合わせである。他の場合において、ガスは、液体内に自然発生するか、または液体に添加されたガスである。特定の場合において、ガスは注入ステップを介して添加される。
【００３３】
上の態様および場合において、ナノバブルは、好ましくは、処理された液体中に比較的高い濃度で存在し、ナノサイズ範囲、好ましくは約１０〜約２０００ナノメートル、より好ましくは約１０ｎｍ〜約１５０ｎｍにある。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
以下の図面は、本明細書に開示される液体処理のためのシステム、方法、および装置の様々な態様および実施形態を例証する。
【００３５】
【図１】実施形態に従う液体処理装置またはシステムの側面図を例証する。
【図２】実施形態に従うシステムまたは方法における使用のためのナノバブル発生器例の斜視図を例証する。
【図３】図２のナノバブル発生器の外側図（Ａ）、透視図（Ｂ）、および長手方向の断面図（Ｃ）を例証する。
【図４】図２のナノバブル発生器の長手方向の断面の拡大図を例証する。
【図５】図２のナノバブル発生器の処理部を例証する。
【図６】液体処理の方法のフローチャートである。
【図７Ａ】実施形態に従う水処理システムの側面図を例証する。
【図７Ｂ】図７Ａの水処理システムの側面図を例証する。
【図８】図７Ａのシステムで処理した水を含有する貯蔵タンクの写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
別段の定めのない限り、本明細書で使用されるすべての技術的および科学的用語は、当業者によって広く理解されるものと同じ意味を有する。また、別段の指示のない限り、請求項内を除いて、「または」の使用は「および」を含み、その反対も然りである。非限定的な用語は、明示的に記述されるか、または文脈が別段に明白に示さない限り、限定するものとして解釈されるべきではない（例えば、「含有する」、「含む」、「有する」、および「備える」は、典型的には、「制限なしに含むこと」を示す）。限定する用語の例としては、「からなる」および「から実質的になる」が挙げられる。「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」などの請求項内の単数形は、別途明示的に記述されない限りは複数を含む。
【００３７】
本システム、方法、および装置内の理解および準備を助けるために、以下の例証的で非限定的な例が提供される。
【００３８】
概して、本明細書内で提供される方法、システム、および装置は、紫外（ＵＶ）放射線などの放射線系消毒、および塩素処理などの化学処理を組み合わせる。本明細書内の方法、システム、および装置の実施形態は、２つの処理タイプが一緒に使用されることを可能にし、予想外の結果をもたらす。
【００３９】
一般的に言うと、本システム、方法、および装置は、液体源、処理モジュール、および処理された液体の排出口を含む。処理モジュールは、化学処理セクション、ナノバブル発生器、および放射線系消毒ユニットを含み得る。化学処理セクションは、液体中の化学物質のレベルを消毒に適切であるように調整し、ナノバブル発生器は、液体中にナノバブルを作り、放射線系消毒ユニットは、消毒のために液体を処理する。
【００４０】
本明細書に開示される方法、システム、および装置は、放射線の存在下で化学物質の光分解を低減または防ぎ、それ故に各処理タイプが効果的であることを可能にするよう意図されている。液体処理システムは、本明細書に記載されるような様々な用途において効果的であるよう意図されている。
【００４１】
本明細書に開示されるシステム、方法、および装置はまた、紫外放射線の消毒力を、元となる液体材料の元素組成を変化させることなく液体を消毒するための化学物質と組み合わせるよう意図されている。液体処理のためのシステムおよび方法では、塩素系消毒剤（例えば、次亜塩素酸ナトリウム、二酸化塩素、次亜塩素酸塩、クロラミン）、臭素系消毒剤、過酢酸（Ｃ２Ｈ４Ｏ３）（ＰＡＡ）、およびオゾンなどの消毒用化学物質は、ＵＶ放射線下で光分解から保護されるよう意図される。
【００４２】
本明細書に開示されるシステム、方法、および装置は、従来の化学消毒剤含有液体よりも安定しており、ガス排出が減少されており、マンガンのより効果的なフィルタリングを提供するためにマンガンの酸化が増強されており、かつＯＲＰが５０〜１００ｍＶ高い、化学消毒剤（二酸化塩素（ＣｌＯ２）など）含有液体を生成するよう意図されている。いくつかの特定の実施形態が記載されるが、本開示が例証される実施形態に限定されることなく、追加の実施形態も利用可能であり得ることは明白である。本開示のナノバブル含有ＣｌＯ２溶液は、様々な用途において効果的であるよう意図されており、その一部が以下本明細書に記載される。
【００４３】
本システム、方法、および装置は、固定ユニットまたは携帯用ユニットに実装され得る。いくつかの実施形態において、液体処理のためのシステム、方法、および装置は、ナノバブルを生成するために、または元となる液体溶液中により多くのナノバブルを作るために、外気またはガスを必要としなくてもよく、ナノバブルまたはマイクロバブルをベースとしたまたは元とする液体溶液を必要としない。
【００４４】
図１を参照すると、液体処理システム１０の実施形態は、１つ以上のナノバブル発生器１００ａ、１００ｂ、および放射線系消毒ユニット（ＲＤＵ）２００を含む。ナノバブル発生器１００ａ、１００ｂ、および放射線系消毒ユニット２００は、互いに流体連通している。この実施形態では、化学消毒剤をすでに含有するか、それをすでに注入された元となる液体が、第１のナノバブル発生器１００ａを通り、放射線のためにＲＤＵを通り、および第２のナノバブル発生器１００ｂを通って、ブロック矢印の方向に流れる。
【００４５】
図１に示される実施形態において、システム１０は、２つのナノバブル発生器を含む。しかしながら、本システムは、任意の数のナノバブル発生器を含んでもよく、例えば、本システムは、システムは、３つ以上のナノバブル発生器を含んでもよいことを理解されたい。同様に、本システムは、２つ以上の放射線系消毒ユニットを含んでもよい。３つ、４つ、５つ、またはそれ以上のナノバブル発生器を有し、かつ２つ、３つ、４つ、５つ、またはそれ以上のＲＤＵを有するシステムは、困難なく作製され得る。複数のユニットには多岐管が使用され得る。
【００４６】
システムが単一のナノバブル発生器を含む場合、このナノバブル発生器は、ナノバブル含有液体がＲＤＵに達するように、化学処理含有液体源とＲＤＵとの間に位置することになる。
【００４７】
ナノバブル発生器
図２〜５を参照すると、ナノバブル発生器１００の例は、元となる液体溶液を受け取るための流入部１４０と、ナノバブル含有液体溶液を放出するための流出部１５０と、元となる液体溶液を処理するための流入部１４０と流出部１５０の間の処理部１１５とを有するハウジング１１０を含む。他のタイプのナノバブル発生器が将来的には利用可能であるか、または開発され得、ナノバブル発生器１００の例は例証の目的のためであることが理解される。ナノバブル発生器のさらなる説明は、Ｗａｌｔｅｒ  Ｂａｕｅｒの国際出願番号ＰＣＴ／ＣＡ２０１４／０５０９５７（公開番号ＷＯ２０１５／０４８９０４）において見ることができる。
【００４８】
図２および３Ａを参照すると、この実施形態では、ハウジング１１０は、略筒状形態をとり得る。注入口１４０および流出１５０部は、それぞれの端にねじ式ボス１２０および１３０を含み得る。ハウジング１１０ならびにボス１２０および１３０は、好ましくは、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などの実質的に不活性の物質で作製されている。
【００４９】
図３Ｂおよび３Ｃおよび４を参照すると、ナノバブル発生器の処理部１１５は、一連の連続キャビテーションゾーン１９０およびせん断平面１６８を含み得る。一連の連続キャビテーションゾーン１９０およびせん断平面１６８は、ハウジング１１０を軸方向に通って延在し、かつナノバブル発生器の流入部と流出部との間に介在する一連の（２つ以上の）離間した要素１６０を有する全体的に細長い部材１８０を有することによって可能になり得る。いくつかの実施形態において、ナノバブル発生器の用途に応じて、例えば、５要素、１０要素、２０要素、３０要素など、他の数の離間した要素１６０が提供され得る。さらに、３０を超える離間した要素１６０が使用されてもよい。それぞれの要素１６０は、ディスクの形態をとり得る。ディスク様要素１６０は、中央の棒または柄１８０上で支持され得るか、またはその上に取り付けられ得る。図４を参照すると、ディスク１６０は、対向壁１６１、１６２（せん断壁とも称される）、および周壁または側壁１６３を含み得る。１つのせん断壁１６１は、流入部を向き得、対向するせん断壁１６２は、発生器の流出部を向き得る。周壁１６３は、対向するせん断壁１６１、１６２の間に延在し得る。ディスク様要素１６０は、互いに離れた関係に保持され、空間１７０によって互いから離間され得る。
【００５０】
図４に例証されるように、それぞれの要素１６０は、周壁１６３から下方に延在する少なくとも１つの溝または切欠き３１０を有して形成され得る。いくつかの場合において、それぞれの要素１６０は、溝または切欠きの代わりに開口部を含み得る。それぞれの溝または切欠き３１０は、縁またはせん断縁１６７、およびせん断縁１６７の間にせん断平面１６８を含み得る。せん断平面１６８は、溝３１０への周壁１６３の継続と見なされてもよい。ホタテ貝のデザインを有し得る縁１６７は、実質的に鋭利であり得る。
【００５１】
図５に例証されるような実施形態において、それぞれのディスク様要素１６０の幅「ａ」、故にせん断平面の幅は、２つの連続するディスク様要素１６０間の距離「ｂ」の約半分である。
【００５２】
図５に例証されるように、軸方向に連続したディスク要素１６０は、それらの切欠きまたは溝が互いの関係が円周方向に互い違いの状態で棒１８０に沿って配置される。要素１６０は、それぞれの要素１６０内の切欠き３１０が交互であるように棒１８０に配置され得る。即ち、図５に関連して、１つのディスク様要素内の切欠きが下向きの場合、次のディスク様要素内の切欠きは上向きである。
【００５３】
ディスク様要素は、単一金属から製造され得る。好ましくは、ディスク様要素は、耐食金属製であり得る。好ましくは、ディスク様要素は、３１６Ｌなどのステンレス鋼３００シリーズから作製され得る。ナノバブル発生器は、水が要素／ディスク１６０を通る際に水に対するせん断作用によってイオンを生成し、次いでイオンが吸熱反応を生み出すことにおいて触媒として作用すると考えられる。好ましくは、ディスクはレーザカットである。
【００５４】
図４に示されるように、それぞれのディスク様要素１６０は、要素１６０が、ハウジング１１０を通るいかなる直接流体流も実質的に阻止し得、結果として流体流がディスクのそれぞれにおける切欠き、溝、または開口部３１０を通過するように、ハウジング１１０内の液体溶液の流れの方向に実質的に垂直に配置され得る。切欠きの交互配置に起因して、ディスク１６０間の流体流は乱流であり、それぞれのディスク１６０内の開口部３１０の異なる断面積、ディスクの幅、およびディスク１６０間の空間１７０により、流体は、ディスク１６０の表面にわたる乱流を確実にするために、ハウジング１１０の通過において加速および減速される。いくつかの場合において、ナノバブル発生器は、図１、２、および４の矢印によって示されるように、一方向性および単一位置であるように構成され得る。
【００５５】
化学処理された液体は、ナノバブルを生成するのに好適な圧力でナノバブル発生器に通される。いくつかの実施形態において、圧力は、約１バール（１００ｋＰａ）〜１０バール（１Ｍｐａ）であり得るが、最大圧力は、システムの構造保全によって制限される方がより適切な場合がある。いくつかの実施形態において、圧力は、約２バール（２００ｋＰａ）〜５バール（５００ｋＰａ）、３バール（３００ｋＰａ）〜４バール（４００ｋＰａ）などであってもよい。１つの特定の実施形態において、好適な圧力は、約３．２バール（３２０ｋＰａ）であり得る。
【００５６】
水がナノバブル発生器を通るときに吸熱反応があり、それが第１の処理時に水を、例えば、摂氏２〜４度から冷却することを試験が示している。これは、水体自体の中のエネルギー変換を示している。この反応は、発生器内の一連の要素に対する圧力での水流のエネルギーによって開始され得る。
【００５７】
図４を参照すると、液体（図４では幅広矢印によって表される）がキャビテーションゾーンまたはチャンバ１９０に入ると、実質的に同時に、せん断、キャビテーション、マイクロジェット形成、流動電流／ゼータ電位形成、電気分解、ナノバブル形成、結晶の核生成、および水の液体構造の再組織を含む、多数の反応が起こり得る。
【００５８】
液体溶液がナノバブル発生器を通って流れると、上で言及される並発反応が、溶液の運動エネルギー周波を高めるために、式ｎ−１回に従って経時的に反復され得、ここで「ｎ」はハウジング１１０内のディスク様要素１６０の数である。
【００５９】
結果として生じるナノバブル含有液体は、液体の性質に影響を与え得る、増大した常磁性質を有するよう意図されている。例えば、それは、水中で、洗浄特性、蒸気および氷生成、熱転写、ならびに水をポンプ注入するのに必要とされるエネルギーさえも変える場合がある。それは、スケーリング、生物膜、および生物付着を減少させ得、水が油脂と相互作用するやり方を変える場合がある。
【００６０】
放射線系消毒ユニット
図１に戻って参照すると、放射線系消毒ユニット（ＲＤＵ）２００は、密閉された筺体２２０であってもよい。ＲＤＵ２００は、それを通って流れるナノバブル含有液体を電磁放射線に曝露する。一実施形態において、ＲＤＵ２００は、紫外線（ＵＶ）消毒ユニットであってもよく、その中に紫外線光放射ランプ２１０が取り付けられ得るか、別の方法で位置付けられ得る。ランプ２１０は、ＡＣ電源およびランプに接続された安全抵抗のように、従来法で電力供給され得る。筺体２２０を通る水密および気密の導体接続が典型的には用いられる。
【００６１】
電源、例えば、バッテリ、太陽電池、または他のエネルギー源もユニット２００を動作させるのに使用され得る。ランプ２１０は、ユニット２００を通して循環される液体からランプ２１０を保護しながらＵＶ放射線に対して透過的である保護用石英スリーブまたは任意の他の材料で囲まれ得る。別の実施形態において、ランプはまた、保護用ＵＶ透過スリーブの必要なしにＲＤＵを通して循環される液体内に直接浸漬され得る。コンパートメント２２０内で、ナノバブル発生器１００ａで処理された液体は、ランプ２１０から発せられる紫外線光に曝露されている間に、注入口２２２を通って筺体２２０内を動かされ、排出口２２４に向かって動かされる。これは、致死レベルの紫外放射線であるよう意図されているところまで生き残った可能性のあるいかなる微生物および病原体も曝露する。
【００６２】
極性および無極性液体、親水性および脂溶性液体溶液が、高濃度のナノバブルを有する処理された溶液を生成するために元となる液体中にナノバブルを作るために処理される元となる液体として使用され得る。そういうものとして、水源は、油、アルコール、水、溶媒、燃料、界面活性剤、ゲル、炭水化物、酸化体、還元体、酵素、肥料、微量栄養素、ヌクレオチドなどを含み得る。
【００６３】
本システム、方法、および装置は、元となる液体の前処理システム（化学処理セクション）、任意の高ゼータ電位結晶発生器、任意の前ろ過システム、他の任意のろ過装置（複数可）、任意の追加のナノバブル発生器、またはＲＤＵを含み得る。前処理システム、ナノバブル発生器、ＲＤＵ、ゼータ電位シフト結晶発生器、前ろ過システム、ろ過装置などの要素は、互いと液体連通しており、導管システムによって接続され得る。導管システムは、例えば、パイプ、ホース、チューブ、チャネルなどを含み得る。いくつかの場合において、液体の流れが適切な方向にあり、およびいくつかの場合においては一方向性であることを確実にするためにバルブが含まれ得る。
【００６４】
水（廃水、再生水、または水道水）、油、アルコールなどの元となる液体溶液は、水源（例えば、蛇口）から供給される。液体は、貯蔵器に格納され得、水源からシステムへ連続的または断続的に供給され得る。元となる液体の組成が試験され得、必要に応じて、追加の鉱物および他の成分が、消毒に適切な化学物質含有量を有する元となる液体を提供するために化学処理セクションで添加され得る。元となる液体はまた、有機化合物、無機化合物、破片、含油成分などの、後の処理プロセス（複数可）を妨害し得る不必要な汚染物質を実質的に取り除くために、貯蔵器内での貯蔵前または後に、前処理システムにおいて処理され得る。
【００６５】
いくつかの実施形態において、本システムは、二酸化塩素（ＣｌＯ２）などの適切な消毒用化学物質を元となる液体へ注入する方法を含み得る（必要な場合）。本方法は、第１の前駆体をナノバブル含有水と混合して第１の前駆体溶液を生成すること、第２の二酸化塩素前駆体をナノバブル含有水と混合して第２の前駆体溶液を生成すること、および第１および第２の前駆体溶液を反応器内で混合し、それにより二酸化塩素を含有する元となる液体を作製することを含み得る。上に述べたように、一例において、第１の前駆体は亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ２）であり得、第２の前駆体は塩酸（ＨＣｌ）であり得る。より具体的には、第１の前駆体溶液は、ナノバブル含有水中約７．５％ＮａＣｌＯ２であり得、第２の前駆体溶液は、ナノバブル含有水中約１０％ＨＣｌであり得る。
【００６６】
元となる液体は、連続的または断続的に液体貯蔵器に添加され得る。液体は、常磁性属性を有するナノバブルを作るために、吸熱反応を開始するのに十分な力および圧力でナノバブル発生器を通って流れ得る。力および圧力を発生させるためにポンプが使用され得る。そのようなものとして、液体溶液は、システムまたは装置内の１つ以上の地点で能動的にポンプ注入され得る。液体はまた、水タービンまたはプロペラの前に水を処理するためのプルーム内に位置するなど、重力送りシステムまたは受動システムを使用して放出され得る。
【００６７】
いくつかの実施形態において、ろ過装置は、少なくとも一部の細菌、ウイルス、嚢子、無機化合物、有機化合物、ホルモン、医薬化合物、内分泌化学物質などを低減または除去するために提供され得る。当該技術分野において知られる様々なろ過装置が使用され得る。ろ過装置としては、例えば、粒子フィルタ、炭フィルタ、逆浸透フィルタ、活性炭フィルタ、セラミック炭フィルタ、蒸留フィルタ、イオン化フィルタ、イオン交換フィルタ、紫外線フィルタ、バックフラッシュフィルタ、磁気フィルタ、エネルギー性フィルタ、渦巻きフィルタ、化学酸化フィルタ、化学依存性フィルタ、パイウォーターフィルタ、樹脂フィルタ、膜ディスクフィルタ、精密ろ過膜フィルタ、限外ろ過膜、ナノろ過膜、ニトロセルロース膜フィルタ、スクリーンフィルタ、篩フィルタ、微孔性フィルタなど、およびそれらの組み合わせが挙げられる。処理されかつろ過された液体は、使用および消費のために格納または分配され得る。
【００６８】
高ゼータ電位結晶発生器は、当該技術分野において知られており、一般的にはスケーリングの予防または低減に有用である。１つの知られている高ゼータ電位結晶発生器は、Ｚｅｔａ  Ｒｏｄ（商標）システムである。Ｚｅｔａ  Ｒｏｄ（商標）システムは、液体システム中の細菌および鉱物コロイドを電子的に分散させ、生物付着およびスケールの恐れを除去し、化学添加剤の使用を大幅に減少させることによって、結晶のゼータ電位を増大させる。液体システム中のコロイドは、蓄電器の構成要素となり、それらの自然な表面電荷への強力な後押しを受け、粒子相互作用を抑制する二重層状態を変化させる。Ｚｅｔａ  Ｒｏｄ（商標）システムがコロイド物質および懸濁物の分散を安定させると、鉱物スケール形成が防がれるよう意図され、核生成および接液面へのスケールの付着を防ぐ。細菌は、表面に付着するのではなくバルク流体内で分散したままであり、栄養を吸収するかまたは複製してヘドロを形成し悪臭を生み出すことができない。既存の生物膜は、過剰に水和し、結合力を失い、分散する。また、生物付着、微生物誘起の腐食、およびスケール形成が、Ｚｅｔａ  Ｒｏｄ（商標）システムによって阻まれる。
【００６９】
前ろ過システムは、処理された元となる液体から鉄、硫黄、マンガンなどの鉱物を減少させるか、または実質的に取り除くよう意図されている。前ろ過システムは、例えば、ステンレス鋼メッシュフィルタであり得る。処理され、かつ前ろ過された元となる液体は、任意のろ過装置を通され得、ここで細菌、ウイルス、嚢子などが処理された液体から実質的に取り除かれる。好ましくは、微生物は、放射線によって処理された後に液体流からろ過され得る。
【００７０】
ポンプは、処理された液体が様々な液体システム用途のために断続的または連続的に放出および分配されるように、例えば、第１のナノバブル発生器から下流に提供され得る。ポンプは、代替的には、ナノバブル発生器から上流に提供され得る。
【００７１】
今や高濃度のナノバブルを有し、消毒用化学物質および放射線で処理された、結果として生じる消毒または殺菌された液体は、保存容器へ分配されそこに格納され得るか、それは消費または任意の適切な使用のために分配され得る。
【００７２】
図６は、液体処理のための方法４００を例証する。４０５で、液体は、水源から受け取られる。液体は、本システムによって断続的または連続的に受け取られ得る。１つの単純な例として、水は、標準ウェルヘッダからシステムに入り得る。
【００７３】
４１０で、液体は、液体の化学組成を試験し、必要な場合には液体の化学組成を調整するために、化学試験／処理を受ける。いくつかの場合において、本明細書に記載されるように、化学処理された液体を生成するために化学物質が液体に添加され得る。水道水が元となる液体とし使用される例など、元となる液体はすでに化学処理を受けている場合があることが理解される。この場合、化学試験が実施され得、元となる液体の化学組成を調整するために処理が提供され得る。いくつかの場合において、元となる液体の化学組成はよく理解されている場合があり、試験または処理が必要でない場合がある。このような状況において、追加処理が必要とされない場合、化学処理された元となる液体は、化学試験／処理ユニット（時に前処理ユニットと呼ばれる）を過ぎて導管によって方向付けられ得る。いくつかの実施形態において、元となる液体は、ＣｌＯ２での処理など、塩素処理を受けてＣｌＯ２水になり得る。いくつかの場合において、ＣｌＯ２が、消毒に適切なレベル、例えば、０．５〜５ｐｐｍで注入され得る。いくつかの他の場合において、ＣｌＯ２のレベルは、３〜４ｐｐｍであってもよい。
【００７４】
４１５で、ナノバブル発生器によってナノバブルを化学処理された液体内に発生させる。液体は、常磁性属性を有するナノバブルを作るために、吸熱反応を開始するのに十分な力および圧力でナノバブル発生器を通されるよう意図される。上に述べたように、いくつかの実施形態において、力および圧力を発生させるためにポンプが使用され得る。
【００７５】
４２０で、液体は任意にろ過され得る。本明細書に詳細に説明されるようなろ過装置が、液体をさらに処理するために使用され得る。本明細書内で提供される方法およびシステムは、標準の水処理媒体ろ過システムと比べて、ファウリングなし、チャネリングなし、より低い逆洗流、より少ない廃棄プロセスおよび取り扱い、より長い媒体寿命、より低い損失水頭、ならびにより小さい設置面積などのいくつかの利点を提供するよう意図されている。いくつかの場合において、フィルタは、容易に検査およびサービスを受けられるよう意図されている４０ミクロン安全フィルタを含み得る。フィルタは、生物汚染がないままであるよう意図されており、それはフィルタのサービス寿命を増大させるよう意図されている。
【００７６】
４２５で、化学処理されたナノバブル液体は、消毒用放射線によって、例えば、ＵＶ曝露を受けることによって消毒される。ＵＶ曝露は、本明細書内で開示されるようなナノバブル発生器と連携されるよう意図されており、ナノバブル発生器と統合されてもよい。ＵＶ放射線の場合、ＵＶ放射線は、消毒に適切なレベルで（典型的にはｃｍ２当たり４０〜５０ｍＪ（ミリジュール）の範囲で提供され得、いくつかの場合において、放射線処理と比較して化学処理におけるナノバブル発生器の保護的効果が理由で、典型的なものよりも高いレベルで適用され得る。いくつかの場合において、ＵＶ放射線は、高容量として、例えば、ｃｍ２当たり２００〜２５０ｍＪ（ミリジュール）で適用され得る。ＵＶ曝露は、有機物、発熱物質、および内毒素を強力に減少させるか、全滅させるよう意図されている。
【００７７】
４３０で、消毒された液体がシステムから流れ出て、使用のために格納または分配され得る。
【００７８】
本明細書に記載されるシステム、方法、および装置は、より少ないガス排出、より大きいＯＲＰ、より高い殺菌の有効性を提供するよう意図されており、広範囲のｐＨにわたって効果的であることが示されている。
【００７９】
化学処理とナノバブル生成およびＲＤＵ処理との組み合わせは、改善された消毒結果を提供するよう意図されている。特に、より低いレベルの化学処理での改善された消毒結果が意図されている。
【００８０】
特に、ナノバブル発生器は、化学処理された液体内の酸化還元電位（ＯＲＰ）などの重要な性質を変化させ得る。既存の化学的濃度の能力を超えてＯＲＰを増大させることにより、本方法は、殺菌剤の有効性を高めるよう意図されている。ナノバブル発生器は、約６５０ｍＶを超えてＯＲＰを増大させ得、それは、プランクトン有機体を即座に殺滅するのに十分であるよう意図されている。本システムおよび方法は、使用される従来のレベルの次亜塩素酸ナトリウムと比較して比較的少ない量の次亜塩素酸ナトリウムで７００ｍＶよりも大きいＯＲＰを送達し得る（表１および２）。
【表１】
2018516172.tif 000003
【表２】
2018516172.tif 000004
【００８１】
６５０−７００ｍＶのＯＲＰ値で、大腸菌０１５７：Ｈ７またはサルモネラ属など、浮動性腐敗および腐敗細菌ならびに病原細菌は、概して３０秒以内に殺滅されることが調査で示されている。汚染酵母およびより感度の高い種類の芽胞形成菌も、このレベルで数分以下の接触時間後に殺滅される。
【００８２】
ＷＨＯ（世界保健機構）は、６５０ｍＶの飲料水消毒についてＯＲＰ標準を採用した。水体中のＯＲＰが６５０〜１０００ｍＶであるとき、水中の殺菌剤は、有害な有機体を非常に素早く、および一部をほぼ即時に破壊するのに十分に活性である。
【００８３】
ナノバブルは、ナノガスのバリアによって表面を調節し得る。このナノガスのバリアは、表面への生物膜付着を阻止する役目を果たし得る。上の効果の組み合わせが、殺菌された表面／システムを生み出す。
【００８４】
本方法はまた、ｐＨに良い影響を与え、水の溶解性効果を増大させ得る。動作には水圧のみが必要とされ得る。
【００８５】
ナノバブルが崩壊しキャビテーションが起こると、ナノバブルは、意図的にナノバブルと密接に接触して置かれた表面を切除するか、またはゆがめ得る。いくつかの状況において、キャビテーションは破壊的であり回避されるべきと見なされるが、ナノバブル形成および崩壊は、表面に対する保護仕上げを促進および／または適用するために使用され得る。
【００８６】
飲用水システム
本明細書内のシステムおよび装置の実施形態は、様々な飲用水システムと統合されてもよい。化学処理され、次いでナノバブル発生器および放射線系消毒ユニットを組み込んだシステムに通された水は、飲用水、廃水、および再生水を含むすべての種類の水の中の細菌および微生物を著しく減少させるか、または除去し、その品質を向上させ、それにより様々な配管システムにおける生物膜の形成を防ぐと同時に、水の味を改善することが発見された。飲用水システムは、前処理を有する井戸、泉、池、湖、川、海の水源などを含み得るが、これらに限定されない。水中に発生したナノバブルが理由で、好気性細菌が利用可能な酸素がより多く存在する場合がある。好気性細菌数は増大するが、嫌気性の数は減少する。
【００８７】
食品加工業界
本明細書内の実施形態によって処理された水は、生鮮商品の保管のために最小量の塩素（５ｐｐｍ未満）の添加で消毒剤として機能し得ることが予想外に発見された。処理された水は生物膜形成を除去することが発見されたため、食品衛生および生産コストはより低く、貯蔵寿命は延長される。さらに、より低い水表面張力は処理された水の溶解力を増大させるため、ナノバブル発生器およびＲＤＵを組み込んだシステム内で処理された水は、この効果を発生させ、お茶およびコーヒーからの油収率を大幅に増大させることが分かった。
【００８８】
衛生用途
本システムは、スイミングプール、パワーウォッシャー、洗車場、家庭用洗濯機、商用洗濯設備、家庭用および商用食器洗浄設備、産業および食品衛生プロセスなどの衛生システムと統合され得る。
【００８９】
水処理用途
本システムは、軟水器、イオン交換器、塩素、二酸化塩素、過酸化水素、オゾン、ＰＡＡなどを利用するすべての膜およびフィルタシステムなど水処理用途と統合され得る。
【００９０】
化学処理用途
いくつかの用途において、化学処理は、殺菌よりも液体の特性を変えるために提供され得る。例えば、いくつかの液体製品において、化学処理は色を添加するために行われ得る。液体が、消毒／殺菌をするためにＵＶで処理される必要がある場合、化学処理はＵＶ放射線によって影響を受け得る。本明細書内のシステムは、ナノバブルによる化学処理に対していくらかの保護を提供する。
【００９１】
特定の例において、および図７Ａおよび７Ｂを参照すると、水処理システム５００が例証される。本処理は、送達された水道水をおそらくは含む貯蔵タンク、貯水槽、または同類のものなどの液体源で始まる。必要な場合、本明細書に記載されるように生成される二酸化塩素であり得る二酸化塩素などの化学物質が、元となる水に注入される。
【００９２】
二酸化塩素は、塩素ポンプ５０５から水中へ注入され得、次いで水はナノバブル発生器５１０に通され、ここでナノバブルが塩素処理水へと導入される。
【００９３】
ＣｌＯ２、ナノバブル含有水は、次いで接触タンク５１５に入り、ここで鉄、マンガン、硫黄、および他の毒性鉱物は酸化される。生砂プラス媒体フィルタが、鉄、マンガン、ラドン、ヒ素、硫黄化合物などを取り除くために使用され得る。炭化水素フィルタは、油、グリホサート、および有機リン酸塩を取り除くか、または減少させるために使用され得る。
【００９４】
ろ過された水は、次いでＵＶ放射線ユニット５２０に通されて、さらに消毒され、理想的には、いかなる残りの微生物も殺滅する。
【００９５】
次いで、内毒素、ウイルス、生きた細菌および死んだ細菌の両方を取り除くために、例えば、Ｈｙｄｒａｎａｕｔｉｃｓ  ＨＹＤＲＯｃａｐ（登録商標）６０の超ろ過膜を使用して最終ろ過が実施され得る。消毒された水は、次いで、貯蔵タンク５２５に送られるか、または使用される。
【００９６】
図８は、図７Ａに例証されるものなどのシステムで処理された水の貯蔵タンクの写真である。
【００９７】
図８の白黒写真では認識できないが、生成された水の色は青である（この写真では、水は白色プラスチックの水槽内にある）。図８の槽は、１７ｍｍ厚であり、青色は依然として見てすぐに分かる。塩素、二酸化塩素、または水中のガスである任意の他の化学物質は、ナノバブル発生器によって作られるナノバブルに封入されると考えられる。したがって、反射光の色は、封入ガス、この場合は塩素の色である。興味深いことに、ナノバブル内の塩素ガスは、依然として消毒し、ＯＲＰがある。しかしながら、ガスを含有するナノバブルは光を反射するため、そうでなければガスを原位置で実質的に光分解し得るＵＶ光または他の光からガスは遮蔽される。
【００９８】
試験を通して、塩素注入量が０．５ｐｐｍと低い場合でさえも、ＵＶ曝露からの遊離塩素もしくは全塩素またはＯＲＰにおいて、いかなる著しい減少の証拠も見られなかった。同じことが二酸化塩素でも観察された。技術文献を再検討すると、二酸化塩素の場合には特に、二酸化塩素がＵＶ分解を非常に受けやすく、生成後は暗所に保管されるべきであることを提案している。本明細書に記載されるようにナノバブル内に二酸化塩素を封入することによって、液体流内に注入される二酸化塩素のかなりの部分が光分解から保護され得る。
【００９９】
本方法およびシステムの別の特徴は、二酸化塩素溶液のガス排出の予防であり得る。環境および健康および安全の観点から、二酸化塩素溶液と接触する作業者は、ガス排出および作業者曝露を防ぐために二酸化塩素がどのように適用されるかに注意を怠ってはならない。試験により、本システムおよび方法がガス排出の可能性を少なくとも５０％は減少させ得ることが示された。
【０１００】
また、本システムおよび方法が蒸発プロセスを遅くし得、その結果、プール、冷却塔、蓄電器、および水盤などは、水損失が少なくなり、それ故に必要とする補給水が少ないという利点が存在し得る。
【０１０１】
１つの実験において、未処理の水をナノバブル発生器に通した。ナノバブル含有水を、１０％ＨＯＣＬ（塩酸）および７．５％ＮａＣｌＯ２（亜塩素酸ナトリウム）を使用した２前駆体成分二酸化塩素発生器（ＤＵＰＯＮＴ（登録商標）ＯＸＹＣＨＬＯＲ（登録商標）ＡＣ）のための給水として使用して、８００ＰＰＭのＣｌＯ２（二酸化塩素）のバッチ溶液を形成した。いくつかの場合において、バッチ溶液のｐｐｍは、より濃縮された前駆体化学物質を使用することによって増大され得る。この実験では、３０００ｐｐｍのＣｌＯ２が得られた。
【０１０２】
この結果は、ナノバブルに起因してＯＲＰの著しい増大があり、二酸化塩素が９ｐｐｍの強度でもガス排出しなかったことに気付いたため、予想外であった。ＣｌＯ２は、通常、５５０〜６００ｍＶの範囲のＯＲＰがあることに留意されたい。
【０１０３】
また、亜塩素酸ナトリウムの二酸化塩素への９５％および１００％変換が得られたことに留意されたい。２成分発生器の通常の変換は、６０％〜７０％の間であり、高レベルの残渣ＮａＣｌＯ２がある。この計算は、使用される化学物質の量および２日間にわたる消費を計算することによってなされた。
【０１０４】
０．３ＰＰＭを超えるレベルではガス排出は観察されなかった。９ｐｐｍに類似するいかなる割合でもガス排出が記録されなかったことに留意されたい。
【０１０５】
第２の実験において、８００ｐｐｍの二酸化塩素を元となる水に注入した。二酸化塩素含有水をナノバブル発生器により処理した。ナノバブル発生器からの産物を平均して３０分の接触時間にわたって接触タンク内に保持した。接触タンク内の二酸化塩素は３．６ｐｐｍであった。接触タンクから、二酸化塩素含有水をＫＡＴＡＬＯＸ  ＬＩＧＨＴ（登録商標）媒体フィルタに通した。水は、３．１ｐｐｍのＣｌＯ２で出た。ＣｌＯ２処理された水は、次いで、図１のものと類似したシステムを使用して、２０ミクロンカートリッジフィルタを通り、２００ｍＪ（ミリジュール）の紫外（ＵＶ）放射線を通った。ＵＶ処理後、水中のＣｌＯ２は、わずか０．４ｐｐｍ〜２．７ｐｐｍだけ減少した。２００ｍＪのレベルでは、水中のＣｌＯ２の大部分またはすべてが取り除かれていることが予期された。ＵＶ処理から、ＣｌＯ２水は、８０Ｋダルトンまで定格のＨＹＤＲＡｃａｐ（登録商標）６０の限外ろ過膜に通された。本プロセスの最後には、二酸化塩素はおよそ２．５ｐｐｍであった。しかしながら、ＯＲＰは、７６０ミリボルト超であり、それは予想外の結果であった。
【０１０６】
ＣｌＯ２水を牛に与えた。４日以内に農場のアンモニアおよびメタン排出は、７０％を超えて大幅に減少され、農場の最も遠い地点では、飲料水用桶において、生物膜なしで０．３ｐｐｍの二酸化塩素残渣が観察されたことに留意されたい。時間と共に、飲料水用桶における平均二酸化塩素レベルは、１ｐｐｍまで増大することが予測される。マンガン、鉄、および他の金属の良好な酸化に必要な二酸化塩素は、およそ３．６〜３．８ｐｐｍである。
【０１０７】
いくつかの場合において、システムが稼働中の場合、本システムは、多重媒体フィルタ（ＭＭＦ）注入口で３．１ｐｐｍのＣｌＯ２、ＭＭＦ排出口で２．７ｐｐｍ、ＵＶ排出口で２．５ｐｐｍ、ＵＦ放出で２．４ｐｐｍ、Ｃｌｅａｒｗｅｌｌ  Ｏｖｅｒｆｌｏｗで１．９ｐｐｍ、および飲用者（即ち、動物給水ステーション）で０．１７ｐｐｍで水を作製する。
【０１０８】
本明細書に記載されるシステムおよび方法は、コロイド凝固および凝集のために低くなったゼータ電位、生物の制御のためにより高いＯＲＰ、より迅速な反応速度のためにより高い表面積を有し、生物もしくは化学物質付着の可能性がない、またはそれを減少させるよう意図されている。
【０１０９】
先述の説明では、説明の目的のために、多数の詳細事項は、実施形態の完全な理解を提供するために設けられる。しかしながら、これら特定の詳細事項が必要とされない場合があることを当業者は理解する。他の例において、周知の構造体は、理解を不明瞭にしないようにブロック図では示されない場合がある。例えば、本明細書に記載される実施形態の要素がソフトウェアルーチン、ハードウェア回路、ファームウェア、またはそれらの組み合わせとして組み込まれるかどうかについては、特定の詳細事項は提供されない。
【０１１０】
本開示の実施形態およびその構成要素は、機械可読媒体（コンピュータ可読媒体、プロセッサ可読媒体、またはコンピュータ可読プロブラムコードを中に具現化したコンピュータ使用可能媒体とも称される）に格納されたコンピュータプログラム製品として提供され得るか、またはそのようなものとして表され得る。機械可読媒体は、ディスケット、シーディーロム（ＣＤ−ＲＯＭ）、メモリデバイス（揮発性または不揮発性）、または同様の記憶機序を含む、磁気、光学、または電気記憶媒体を含む任意の好適な有形の非一時的媒体であり得る。機械可読媒体は、命令、コードシーケンス、構成情報、または他のデータの様々なセットを含有し得、それらが実行されると、プロセッサまたはコントローラに本開示の方法実施形態に従うステップを実施させる。当業者は、記載された実装形態を実装するのに必要な命令および動作も機械可読媒体に格納され得ることを理解する。機械可読媒体に格納された命令は、プロセッサ、コントローラ、または他の好適なプロセッシングデバイスによって実行され得、記載されたタスクを実施するために電気回路と整合することができる。
【０１１１】
上記の実施形態は、単に例であることが意図されている。特定の実施形態に対する変形、修正、およびバリエーションが、添付の請求項によってのみ定義される本範囲から逸脱することなく、当業者によって達成され得る。
【図１】
2018516172.tif 000005
【図２】
2018516172.tif 000006
【図３Ａ】
2018516172.tif 000007
【図３Ｂ】
2018516172.tif 000008
【図３Ｃ】
2018516172.tif 000009
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【国際調査報告】
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