CN102198981A - 一种用于海水或淡水系统的协同防污方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于海水或淡水系统的协同防污方法及装置，所述防污方法采用光等离子方法对海水或淡水系统进行处理，其中所述防污方法还使用了电解重金属方法和/或微电解方法。所述装置包括设置在反应腔内壁上具有石英套管的纳米光管。本发明通过向水中释放光等离子，重金属离子和强氧化剂三种防污剂，对水中的各种微生物、藻类、藤壶、贻贝等水生生物进行靶向性的协同处理，防止它们附着在管道和设备表面上，起到综合有效的防污作用。针对不同的水质、水体透光率、处理对象及处理要求的不同，设定三种防污剂的不同浓度搭配，通过控制系统控制其浓度，采用协同技术后，根据不同的工作条件，能够得到处理效果和运行费用带来的最高性价比。

Description

一种用于海水或淡水系统的协同防污方法及装置

技术领域

本发明涉及一种生物防污技术，用于不同水质包括海水、淡水、污水、再生水和冷却水系统的水处理的方法及装置。

背景技术

人类自开发海洋资源以来，一直为海生物附着所引起的污损问题所困扰，船舶、海上平台、海滨电厂及海滨化工厂的海水管路和海水冷却系统都要受到海水腐蚀和海生物污损的双重危害。在开发海洋资源的同时，防止海生物污损就成为迫切需要解决的问题，防止海洋污损生物附着常见的方法如：涂刷防污漆、向海水中添加毒料、电解海水制氯法、电解重金属法、臭氧法、超声波防污等方法。根据方法形成了各种类型的设备，但现有设备存在处理方法和控制单一性、防污处理局限性、二次污染等问题。

以淡水为水源的循环冷却水系统也同样存在着以下问题：水垢、腐蚀、菌藻及污垢所形成的复合垢，影响制冷机冷凝器的换热效率及水质控制问题。由于冷却循环水系统长期处于高温、高湿的环境中，为菌藻类繁殖提供了良好的环境，菌藻的滋生会导致水质的恶化影响冷却塔的正常工作，并形成生物粘泥，在热换器表面沉积，最终形成生物垢，影响换热效率。通常采用涂刷防腐涂料、投放抗腐蚀剂、表面活化剂、防污化学剂及杀菌剂、紫外线消毒等防污方法。

下面对几种常见防污方法进行简单介绍。

紫外线消毒由于紫外线的作用时间只在其辐照期间有效，所以被处理的水一旦离开紫外线辐照区域就不再具有残余的消毒能力，容易受到二次污染。

只有吸收紫外线的生物才会被灭活，因此对于悬浮固体很多水质委差的水如二类海水、污水，由于悬浮固体庇护微生物使其免受伤害，消毒效果很难保证。

电解重金属防污，重金属离子对防止硬壳类生物（如藤壶）有效果，但是对防止粘膜类和藻类生物效果不明显。

电解海水防污所需有效氯浓度较大，一次性投资和耗电量较大；且残余有效氯可生成三氯四烷，污染环境；同时氯又增大了金属结构腐蚀的速度。为此需不断提高电解阳极电流效率和使用寿命，改进电解槽结构，控制残余含氯量。

在实际应用中，由于不同的生物种类对不同防污剂的响应特性不同，并受水温条件、生物耐药性影响，采用单一方法必然存在很大的局限性。而结合了多种处理方法的协同处理技术，才具有明显的防污处理效果和广泛的适用性，并满足处理效果优良，运行费用大幅度降低的要求，还能避免同时采用多种处理方法带来的安装空间过大，无法协同处理的问题。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种用于海水或淡水系统的协同防污方法。

为了实现上述目的，采用以下技术方案：一种用于海水或淡水系统的协同防污方法，其特征在于：所述防污方法采用光等离子方法对海水或淡水系统进行处理。

为了更加有效进行除污，所述防污方法还使用了电解重金属方法和/或微电解方法。

本发明的第二目的是提供一种实现上述方法的装置。

为了实现上述目的，采用以下技术方案：一种实现上述方法的装置，其特征在于：所述装置包括设置在反应腔内壁上具有石英套管的纳米光管。

为了便于安装，所述反应腔上设置有与其相交的具有前端盖和后端盖的安装管道，所述纳米光管安装于安装管道内。

为了提高除污效果，所述安装管道与反应腔垂直设置。

为了方便清洗，所述石英套管上设置有可以沿石英套管滑动的清洗装置。

为了有效协同除污，所述反应腔内设置有重金属电极。

所述反应腔内设置有电解海水的电极。

为了对协同工作进行有效控制，所述装置还包括控制系统，控制系统通过设置在反应腔内的光传感器采集纳米光管的光辐照强度，由电流互感器采集两套电极上的电流，通过模拟量电路将采集信号传递给主控制器并与设定值进行比较，自动调整纳米光管输出功率、电解重金属和微电解两部分电极电流，控制光等离子、重金属离子和有效氯浓度。

目前光等离子只应用于空气净化中，还没有用于海水或淡水系统防污的报道。在实际应用中，单独使用重金属防污产生的重金属离子数量会引起电偶腐蚀，单独使用微电解防污产生的有效氯浓度会引起管道、泵、阀门、热交换器等腐蚀。该发明将该光等离子与另外两种技术结合后，在微生物和宏观生物的致死浓度方面，可降低重金属离子95%以上，降低有效氯浓度100万倍以上，节能降耗明显，并能有效减少二次污染，因此具有极高的社会效益和经济效益。

本发明通过向水中释放光等离子，重金属离子和强氧化剂三种防污剂，对水中的各种微生物、藻类、藤壶、贻贝等水生生物进行靶向性的协同处理，防止它们附着在管道和设备表面上，起到综合有效的防污作用。针对不同的水质、水体透光率、处理对象及处理要求的不同，设定三种防污剂的不同浓度搭配，通过控制系统控制其浓度，采用协同技术后，根据不同的工作条件，能够得到处理效果和运行费用带来的最高性价比。

附图说明

图1为设备的主体图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图1的俯视图；

图4为本发明中控制系统的示意图；

图5为本发明中保护电路系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

一种协同防污技术，通过在反应腔3内运用光等离子方法、电解重金属方法、微电解方法协同进行除污。

其中光等离子方法的装置包括纳米光管6、石英套管5、清洗装置9、UV强度检测仪8、电源、控制器MCU-01。其中纳米光管6可以采用低压汞灯、低压高强灯和中压灯类型的灯管。

电解重金属方法的装置包括重金属电极1、电源、控制器MCU-02，电极1用螺栓固定在反应腔上。其中重金属电极可以为铜电极。

微电解方法的装置包括电极11、电源、控制器MCU-03，电极11用螺栓固定在反应腔上。

温控器包括温度传感器7及温控器电路。

各控制部分由主控制器MCU统一协调，集中控制。

具有进出水口2反应腔上设置有与其相交的具有前端盖4和后端盖10的安装管道，前端盖4和后端盖10用螺栓固定在安装管道上。

石英套管安装在安装管道内部，两头分别固定在前端盖4和后端盖10上，用密封帽、密封圈密封和紧固。每支石英套管内放置一支纳米光管，石英套管将纳米光管与水体隔开。

在安装管道内部安装了清洗装置，清洗装置用于清洗石英套管表面的污垢，清洗装置上连接有手柄，手柄穿过后端盖10并与后端盖10保持水密封，清洗装置上配有清洗环，通过沿着石英套管滑动清洗环即可对其进行清洗。

为了更好的做三个部分进行有效的控制，本发明还具有控制系统，从而针对水质、水温、水体透光率、处理对象及处理要求的不同，可以设定不同的光等离子、重金属离子和有效氯浓度，通过对三种防污剂的不同浓度搭配，得到不同的工作条件下，由处理效果和运行费用带来的最高性价比。

控制系统由光传感器采集光辐照强度，由电流互感器采集电极电流，这些信号经各自放大、信号转换等内部电路处理后，通过模拟量电路将采集信号传递给主控制器对应接口，主控制器将采集信号值与设定值进行比较，自动调整光等离子防污部分的纳米光管输出功率、电解重金属和微电解两部分电极电流，从而控制光等离子、重金属离子和有效氯浓度。

控制系统采取两级单片机控制，光等离子防污、电解重金属防污、微电解防污三个部分分别由单片机MCU-01、MCU-02、MCU-03控制，三个部分工作输入电压为220V AC，主控制器通过总线与MCU与MCU-01、MCU-02、MCU-03进行信号传递，实现集中控制。

主控制器通过显示与键盘接口电路与显示器和键盘连接，显示器用于显示设备运行状态和工作信息，键盘用于设备开关机、参数设置和信息查询。

主控制器通过RS485通讯接口与上位机连接，实现远程监控。

遥信电路用于向后台提供设备运行信号和报警信号开关量。

为了有效保护控制系统，控制系统中还具有多种保护电路，按工作原理划分，有过电压保护、过电流保护、欠电流保护、短路保护、过温度保护、漏电保护等几大类，从控制电路到主电路，从电源到功能电路，均有保护电路器件，不同种类和层次的保护电路构成了完整的多级协同保护电路体系。

输入电源经过浪涌保护器、断路器后进入主控制器，在主控制器电路中串联了温控器触点和过（欠）电流保护器触点，主控制器提供输出信号给固态继电器，分别控制光等离子防污部分、电解重金属防污部分和微电解防污部分。在这三个部分的主回路中连接了过（欠）电流保护器的电流检测电路、漏电保护断路器和熔断器。

过电压保护是采用浪涌保护器完成，是电子设备雷电防护中不可缺少的一种器件，是设备第一级保护电路。

过（欠）电流保护分别采用过（欠）电流保护器完成，该器件包括电流检测、信号放大、驱动电路及继电器输出等到电路部分。保护器触点与控制回路串联，当电路工作电流过大或过小时，能断开负载，以避免设备工作电流长期处理异常状态。

短路保护采用熔断器完成，接于负载电路中，当负载出现故障，瞬间电流过大时，能及时切断负载，防止事故扩大，保证安全运行。

过温度保护采用温控器完成，包括温度传感器和温控器，温度传感器安装在反应器上，测量反应器内部温度，温控器触点与控制回路串联，能设置温度上限值，当温度过高时触点断开主控制回路。

漏电保护采用漏电保护器完成，当发生漏电时，动作于断路器，使其脱扣，以达到保护的目的。

本发明有效的利用光等离子防污、电解重金属防污和电解重金属防污分别产生光等离子和离子簇、重金属离子和强氧化剂，这些物质进入水体后，同时对水体中各种微生物、藻类、藤壶、贻贝等水生生物进行靶向性的协同处理，防止它们附着在管道和设备表面上，起到防污作用。本发明结构紧凑、协同性能好，防污性能出色。

Claims (9)

1.一种用于海水或淡水系统的协同防污方法，其特征在于：所述防污方法采用光等离子方法对海水或淡水系统进行处理。

2.如权利要求1所述的用于海水或淡水系统的协同防污方法，其特征在于：所述防污方法还使用了电解重金属方法和/或微电解方法。

3.一种实现如权利要求1或2所述的用于海水或淡水系统的协同防污方法的装置，其特征在于：所述装置包括设置在反应腔内壁上具有石英套管的纳米光管。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述反应腔上设置有与其相交的具有前端盖和后端盖的安装管道，所述纳米光管安装于安装管道内。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于：所述安装管道与反应腔垂直设置。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于：所述石英套管上设置有可以沿石英套管滑动的清洗装置。

7.如权利要求3至6任一所述的装置，其特征在于：所述反应腔内设置有重金属电极。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于：所述反应腔内设置有电解海水的电极。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于：所述装置还包括控制系统，控制系统通过设置在反应腔内的光传感器采集光辐照强度，由电流互感器采集两套电极上的电流，通过模拟量电路将采集信号传递给主控制器并与设定值进行比较，自动调整纳米光管输出功率、电解重金属和微电解两部分电极电流，控制光等离子、重金属离子和有效氯浓度。

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