CN100564272C - 水池中离子棒水处理器 - Google Patents

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Abstract

一种水池中离子棒水处理器。在外套支撑连通管侧壁开有与水池中回水口或出水口连接的圆形口，在连通管上部有定位环，定位环上安装滑管，阴极，在阴极中央有阳极，阴极、阳极各有引出极板接到控制电源的负极和正极。将水处理器的圆形口对准水池回水口或出水口，直接安装在水池中。本水处理器安装不必停产，效果稳定，取代了化学处理的阻垢剂、除垢剂、杀生剂、缓蚀剂等化学药品，能一并达到防垢、除垢、杀菌、灭藻、缓蚀的水质，节能实用，无污染，可靠性高。

Description

水池中离子棒水处理器
技术领域
本发明涉及工业水处理技术及一种物理水处理器，特别是一种水池中离子棒水处理器。
背景技术
工业循环冷却水中含有钙、镁等结垢物质，长期运行的热交换设备因结垢会增加能耗，结垢严重时会被迫停产和损坏设备。因此，水处理是工业生产中重要一环。常用水处理方法是化学法。因化学法需要相当大的建设费用，要占用一定的场地，要消耗一定的电能，要耗用各种化学药剂，更重要的是化学法要排放对环境有一定环保影响的废水，清洗废液也对环境有较大污染。因此，人们长期以来就在探求不用药剂的防垢、除垢技术。近半个世纪以来，国内外已使用的有电子、高频、高压静电、超声波、磁场等物理原理的水处理器。例如北京德凯电子工水处理设备有限公司的电子水处理器，但它不是安装在水池中，而是(1)必须安装在靠近设备的进水管道上，必须停产切开管道进行安装；(2)低压电流在几安培，过高会产生电流腐蚀，且不便清洗维护；(3)静电高压小于10000伏，处理700mg/L以上的硬水有难度；(4)处理3000M3/h以上大容量水处理装置难以制作，且占地面占空间，处理效果不稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种安装在水池中离子棒水处理器。
本发明的目的通过如下技术方案完成：在圆桶形钢质外套支撑连通管侧壁开有与水池中回水口或出水口连接的圆形口，在连通管近上部内侧固定有定位环。在定位环上部置有滑管，通过焊点滑管焊接于连通管内壁。作为阴极的不锈钢处理器外壳置于滑管内腔并搁置在定位环上部，二块钛含金阴极极板焊接于外壳顶端，阴极极板与电源控制器的输出负极相连。在滑管顶部外环连有圆环。在外壳中央设置圆柱形镀膜钛阳极棒，在阳极棒上端焊接有阳极板，阳极极板与电源控制器的输出正极相连接。
离子棒水处理器直接安装在水池中，一种安装方法是将离子棒水处理器的圆形口对准水池的出水口，池中水由离子棒水处理器的顶部湧入，处理后由出水口引至用水设备。另一种安装方法是将离子棒水处理器的圆形口对准水池的回水口，即用水设备排来的水由回水口进入水池，这时水由离子棒水处理器的圆形口进入水处理器，处理后从顶部管出至水池中。
本发明的有益效果在于：
1、与需要地面、空间、闸门、法兰、弯头、管道及密封件的安装于管道上的电子、高频、高压静电、超声波等水处理器相比，是一项新的工业水处理实用技术，其处理效果稳定，长期运行效果优良。直接安装在水池中，安装不必停产。
2、取代阻垢剂、除垢剂、杀生剂、缓蚀剂等化学药品，能一并达到防垢、除垢、杀菌、灭藻、缓蚀的水质稳定指标。
3、实用、可靠、无污染、节能。
附图说明
图1为本发明水池中离子棒水处理器的结构示意图。图中示出了外壳(阴极)1，连通管2，滑管3，阴极极板4，焊点5，定位环6，圆形口7，连接滑管的圆环8，阳极9和阳极极板10。
图2为本离子棒水处理器安装于水池中的示意图。
图3为本离子棒水处理器的电源控制器的电原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。先在原理上和实验上说明一下。
(一)水池中离子棒水处理器是单个水分子、线态氧的发生器。依据离子棒水处理器在实验室、多年试运行的结果电场水处理器基于下列因素具有防垢、除垢、杀菌、灭藻、缓蚀的多项功能。
1、破解缔合水分子：由于水分子是极性分子，按照热力学原理，水分子不趋向于表现极性，而趋向于能量最低的稳定存在状态。因此，极性相异的偶极子互相吸着形成彼此颠倒的缔合分子，也可以是三个水分子彼此头尾相连地吸着，还可以形成更长的水分子链。在无外力作用下，水分子多以这些缔合方式存在。因其吸力弱，当有外力施加到缔合水分子上时，很容易使缔合水分子破解成单个水分子。离开电场后，单个水分子又会隔断时间恢复到缔合状态。这段时间称为有效时间。单个水分子正是在有效时间内流往那里就在那里发挥其功能。
破解缔合水分子同电场强度有关。对水施加电场力，只要这种力足够强大，就可以使水的缔合分子结构破解，扯碎原来的缔合存在方式，而形成单一的极性水分子，极性水分子在电场中按正、负极顺序定向排列，产生强烈的趋壁性，当水中含有溶解盐类时，这些盐类的正负离子也将被水偶极子包围，形成水合分子的氛(或团)，并按正负顺序排列于偶极子群中，不能自由运动，水分子在电场力的作用下总是先到达器壁，其它离子和泥沙微粒不易靠近器壁而沉积下来，从而防止了水垢生成。
电场强度可以计算：在实际试运行中，防垢等效果一直较好的水处理中，产品工作电流为18安培，电流密度为1.0-1.4mA/cm2，这样的电流强度和电流密度来运行能保持水质稳定，该电流强度所产生的电场力是破解缔合水分子、产生单个水分子的最佳值。
以上计算结果是在实践中得出的，如果改变电流强度，把18A变成12A，大约半个月左右，首先发现青苔显现，取样分析发现细菌总数升高。
2、水在电场激发下，水中会出现大量自由电子，这些自由电子被氧吸收后易生成O2 -、H2O2等态氧。线态氧不仅具有杀菌、灭藻的功能，而且能渗透到垢层中使其逐渐疏松并脱落，因而还具有除垢的功能。
O2+e-→2O+e-       可逆反应
3O→O3             氧原子可氧化成臭氧，臭氧极不稳定又氧
化成氧分子：O3+O→2O2
O2+e-→O2 -      O2 -+e-→O2 2-
O2 2-+H++e-→HO2    可逆
O2+2H++2e-→H2O2    可逆
上列O2 2-、H2O2、OH、O3、HO2等称为线态氧。据南京大学生物系实验结果，线态氧等物质使微生物细胞壁破裂，原生质流出而死亡。对斜生栅列藻的杀伤率，14天即可达到100％；对埃希氏大肠杆菌的杀菌率，在6.5h后达92.9％。
在生产项目的水处理中，做了电场强度同处理效果关系的试验，在实验中对溶解氧的测定结果表明，电场强度大，溶解氧下降(被电离成线态氧)得快，而且可以观察到离子棒水处理顶部水面上冒出气泡，若在实验室的静止水中，更能看出阳极棒上的气泡象“烟雾”一样。电流大，“烟雾”浓而密。也有人把有无水处理效果联系了起来。由上述，可以把离子棒水处理当成是单个水分子和线态氧发生器。
(二)、在离子棒水处理器直流电场中发生氧化还原反应，可降低水质硬度：在处理器的直流电场中，电荷运动方向是由正到负。当循环水流入电场后，水中的正负离子各自向电荷相反的方向移动，钙、镁等正离子被阴极吸附并同附近的碳酸根等负离子形成盐类成析出物。析出物的质量m跟通电时间t和电流I成正比：
m＝Kit＝Kq
式中K是比例恒量，叫做电化当量，它的数值随着被析出物质种类而不同。在实际运行中，曾对几个水处理项目的析出物进行过含水称量。
例1：循环水量600m3/h，总硬度60mg/L，试运行3个月，一台离子棒处理器析出物质重量(含水)为：84Kg。三台处理器共析出：252Kg。
例2：5600m3/h循环水量，总硬度160mg/L，运行3个月，一台离子棒水处理器析出物质重量(含水)为185Kg。二台离子棒共析出370Kg。
(三)静电斥力作用：由于电场作用使盐类结晶的微粒间负性增大，微粒间的电性斥力增加，从而阻碍微粒间聚结成垢面沉积，极性水吸着于碳酸钙微晶表面，形成带相同符号的极性水分子包围的微团或微晶，使彼此推拒，从而起到分散作用，防止硬度盐类的结合及水垢微晶的成长。
(四)晶体畸变：电场处理后，晶角面发生变化，形成盐垢的晶体发生畸变。电镜观测碳酸钙和硫酸钙晶体形貌发现，未经电场处理，放大1000倍，晶体结构形态清处可见，晶体规则；经电场处理后垢形放大2000倍，形成松散、无规则团状。说明经电场处理后，阻碍和破坏了晶体的正常增长，抑制了晶体生长速度，从而减少和防止垢的沉积。
同时，水在电场的激化作用下产生大量的自由电子，这些自由电子被O2吸收后易生成O2 -和H2O2等物质使微生物细胞壁破裂，原生质流出而死亡。因而，电场处理还具有杀菌、灭藻作用。有人经过实验，电场对斜生栅列藻的杀伤率，14天即可达100％；对埃希氏大肠杆菌的杀伤率，6.5小时后达到92.9％。又因溶解氧降低，减缓了氧化腐蚀；因菌藻被杀灭，又抑制了生物腐蚀。请参阅图1，本水池中离子棒水处理器，是将圆桶形钢质外套支撑连通管2侧壁开有与水池中回水口或出水口连接的圆形口7，连通管2的壁厚8mm，在连通管2近上部内侧固定有定位环6，定位环宽70mm，厚8mm。在定位环6上部置有滑管3，通过焊点5将滑管3焊接于连通管2的内壁，焊点共5根。作为阴极的不锈钢处理器外壳1置于滑管3内腔并搁置在定位环6上部，外壳是用5mm不锈钢卷制，直径φ1000-1500mm。二块钛合金阴极极板4焊接于外壳1顶端，阴极极板4与电源控制器的输出负极电气连接。在滑管3顶部外环还置有连接滑管的圆环8。在外壳中央设置圆柱形镀钛阳极棒9，直径φ200-300mm，其外镀有钝化膜。在阳极棒9上端焊接有阳极极板10。阳极极板10与电源控制器的输出正极相电气连接。阳阴极直径比为1∶5，工作电流18-22安培，电流密度1.0-1.4mA/cm2。
本离子棒水处理器直接安装在水池中，如图2示意将水处理器的圆口对准水池的出水口或进水口相连接，为适应水池回水口或出水口高度和环境，可以将本处理器的连通管的圆口高度作相应调整，或改动连通管的形状以适应水池环境。
所说的电源控制器，采用单相整流线路，用单相调压器调压。整体装置为箱式封闭户内装置，指示灯、开关及仪表均装于面板，变压器、调压器、硅元件、接触器及阻容保护均装于箱内。四周有钢板封闭，均可打开或拆下便于检修。其电原理图示出于图3。根据输出电压电流的需要选用合适的电子元器件，本电源控制器最大输出电流为22安培。且本电源控制器具有自动反激功能，即正负极反向功能。
本发明发明人推荐如下实施例：
实施例1、3000mm×直径200mm，阳极高2000mm×直径200mm，阴极高2400mm×直径1000mm，阳阴极直径比1∶5，工作电流18安培，电流密度1.4mA/cm2。
实施例2、成品规格高4500mm×直径250mm，阳极高2200mm×直径250mm，阴极高2600mm×直径1250mm，阳阴极直径比1∶5，工作电流20安培，电流安度1.2mA/cm2。
实施例3、成品规格高6200mm×直径300mm，阳极高2400mm×直径300mm，阴极高2800mm×直径1500mm，阳阴极直径比1∶5，工作电流22安培，电流密度1.0mA/cm2。

Claims (1)

1.一种水池中离子棒水处理器，包括阴极和阳极，其特征在于，圆桶形钢质外套支撑连通管(2)侧壁开有与水池中回水口或出水口连接的圆形口(7)，在连通管(2)近上部内侧固定有定位环(6)；在定位环(6)上部置有滑管(3)，通过焊点(5)滑管(3)焊接于连通管(2)内壁；作为阴极的不锈钢处理器外壳(1)置于滑管(3)内腔并搁置在定位环(6)上部，二块钛合金阴极极板(4)焊接于外壳(1)顶端，阴极极板(4)与电源控制器的输出负极电气连接；在滑管(3)顶部外环还置有连接滑管(3)的圆环(8)；在外壳(1)中央设置圆柱形镀钛阳极棒(9)，在阳极棒(9)上端焊有阳极极板(10)，阳极极板(10)与电源控制器的输出正极电气连接。
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