CN1180988C - 水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水处理装置，具有：向控制并驱动泵和调整阀的驱动器提供控制信号的控制部分；测定流过电极间的电流值的装置；循环处理路径，把水槽内蓄留的被处理水汲出，电解被处理水进行灭菌后返回水槽内，该循环处理路径中具有测定被处理水的残留氯浓度的残留氯浓度传感器；间歇处理装置，具有：第一电解槽，通过给具有至少两个电极板的电极组通电，电解所蓄留的液体以制造具有灭菌作用的灭菌液；把含有氯离子而且具有促进电化学反应作用的电解质溶液供给第一电解槽的装置；调整第一电解槽中制造的灭菌液浓度的装置；以及贮存有在第一电解槽制造的灭菌液的蓄留箱；把间歇处理装置制造的灭菌液随时供给循环处理路径的装置。

Description

水处理装置

本申请以日本申请第2001-158902号为基础，将该申请的内容包括在这里供参考。

技术领域

本发明涉及一种新型水处理装置，能够对大至游泳池、公共浴池这样的大型水槽、高层建筑物的屋顶上等设置的供水槽等中型水槽、小至一般家庭用的浴池这样的小型水槽等种种水槽中蓄留的被处理水进行灭菌处理。

背景技术

例如在室内外设置的游泳池中，为了保持其中的水质必须定期投入所谓石灰(漂白粉、高级漂白粉)和次氯酸钠(NaClO)水溶液进行灭菌处理。

以前，这种工作是游泳池的工作人员等通过手工作业完成。而且，由于石灰和次氯酸钠的水溶液有刺激性，因此必须在业余时间投入，处理需要大量的劳动力。

而且，由于石灰是固体粉末，投入后溶解到浓度均匀需要时间，存在在这段时间内游泳池不能使用的问题。

因此，本申请的申请人发明了一种水处理装置，具有水处理路径，把如上所述的水槽内蓄留的被处理水导入电解槽内，通过电化学反应进行灭菌处理后，再返回到水槽内。

上述发明的水处理装置中，把被处理水提供给具有电极的电解槽内，对被处理水进行电化学反应(所谓的电解)。通过进行电化学反应，产生氯气、次氯酸(HClO)、次氯酸离子等，它们溶解在被处理水内，对被处理水进行灭菌。

可是，象游泳池这样，由于入水者人数、天气、气温等被处理水的水质变化剧烈的情况下，例如如果入水者人数剧增，被处理水的水质急速恶化，只靠电解槽内进行电解进行灭菌处理是来不及的。在这种情况下，在电解的基础上通过手工作业加入药液等方法进行灭菌处理，存在不仅作业者的管理负担加重、而且水质不稳定等问题。

本发明的目的就是解决上述问题，提供一种新型水处理装置，能够简单而且高效地进行灭菌处理，保持良好的水质。

发明内容

本发明是一种对水槽内蓄留的被处理水进行灭菌处理的水处理装置，具有：控制部分，其具有计时器和存储器，该控制部分用于向控制并驱动泵和调整阀的驱动器提供控制信号；测定流过电极间的电流值的装置；循环处理路径，把水槽内蓄留的被处理水汲出，电解被处理水进行灭菌后返回水槽内，该循环处理路径中具有测定被处理水的残留氯浓度的残留氯浓度传感器；间歇处理装置，具有：第一电解槽，通过给具有至少两个电极板的电极组通电，电解所蓄留的液体以制造具有灭菌作用的灭菌液；把含有氯离子而且具有促进电化学反应作用的电解质溶液供给第一电解槽的装置；调整第一电解槽中制造的灭菌液浓度的装置；以及贮存有在第一电解槽制造的灭菌液的蓄留箱；把间歇处理装置制造的灭菌液随时供给循环处理路径的装置；上述调整灭菌液浓度的装置，是通过控制部分的作用，比较流过电极组电极间的电流值与预先存储在存储器的阈值，当电流值达到阈值时，停止向第一电解槽供给电解质溶液，或停止向第一电解槽供给被处理水；当计时器的计时数值达到预先存储的计时数值时，停止电解，第一电解槽中制造的灭菌液被转移到蓄留箱内，当残留氯浓度传感器的检测值小于预定值时，蓄留箱内的灭菌液供给到循环处理路径。

上述循环处理路径具有第二电解槽，该第二电解槽具有至少具有2个电极板的电极组，通电时，电极组可对电解槽内的被处理水进行电解；把灭菌液供给循环处理装置的装置在循环处理路径中的第二电解槽的上游测供给灭菌液。

通过这样的装置，正常情况下能够通过循环处理路径对被处理水进行灭菌处理，同时根据被处理水的水质变化，能够根据需要把灭菌液制造装置制造的灭菌液追加供给到循环处理路径。这样，被处理水能够时常保持良好的水质。

根据本发明所述的构成，通过根据被处理水的水质随时把第一电解槽的电极组通电电解电解质溶液预先制造并蓄留的灭菌液供给水槽，由此能够根据由于入水者人数、天气、气温等被处理水水质变化立即改变灭菌液的投入量。因此，在游泳池等的营业时间内由于入水者人数急剧增加，或由于天气变化的气温和水温上升，预料到残留氯浓度急剧下降等情况下，能够尽可能快速恢复残留氯浓度，能够大致保持水质稳定。而且，在入水者人数少，不需要那么多灭菌液时，第一电解槽内预先制造并蓄留灭菌液，能够对残留氯浓度急剧减少有所准备。结果，例如即使入水者人数急剧增加，灭菌处理能力也十分充裕，能够调节水质。

由于能够通过浓度调整装置把电解槽内制造的灭菌液的浓度调整到所定浓度，所以能够通过电极组进行的电化学反应效率提高，或者能够根据由于入水者人数、天气、气温等被处理水的水质变化调节灭菌液的浓度，能够任意调整装置的处理能力。

而且，如本发明所述，灭菌液的浓度控制能够通过调节第一电解槽内蓄留的电解质溶液的浓度实现。即，通过电极组通电制造的灭菌液的浓度与电极组电解的电解质溶液(例如食盐水)的浓度成比例。图1中的曲线的横轴表示电解时间(分)，纵轴表示电解制造的灭菌液的残留氯浓度(ppm)。该曲线示出电解NaCl的浓度为1％、2％和3％的三种食盐水时的结果。例如对于NaCl的浓度为1％的食盐水，在电解时间达150分之前，残留氯浓度随着电解时间增加，然后残留氯浓度饱和。对于NaCl的浓度为2％的食盐水，在电解时间达180分之前残留氯浓度增加，然后饱和。对于NaCl的浓度为3％的食盐水，在电解时间达220分之前残留氯浓度增加，然后饱和。

因此，可以知道，残留氯浓度即灭菌液的浓度在达到对应于第一电解槽内蓄留的电解质溶液浓度的一定浓度之前，随着电解时间上升，然后在该浓度饱和。

因此，如果电解时间在所定时间(达到饱和的时间)以上，通过调整电解质溶液的浓度，能够控制电极组制造的灭菌液浓度。

例如，如果用户设定灭菌液的浓度，则将供给电解槽内的电解质溶液的浓度控制为与所设定的灭菌液浓度对应的浓度。结果，电极组电解制造的灭菌液的浓度自动控制为与供给的电解质溶液浓度对应的浓度。因此，只要将灭菌液浓度设定为用户的任意浓度，则能够根据水处理装置适用的水槽种类、即用途把被处理水的残留氯浓度设定为所希望的浓度，构成能够适用于各种水槽的水处理装置。

而且，根据本发明所述的构成，水箱内预先蓄留饱和食盐水等的高浓度电解质溶液时，调整从水箱供给第一电解槽的高浓度电解质溶液和用于稀释它的例如自来水的量，使第一电解槽内的电解质溶液的浓度变为设定的浓度。

而且，根据本发明所述的构成，通过具有把水槽内的被处理水导入第一电解槽内的流路，由此对于从水箱供给第一电解槽内的高浓度电解质溶液，从上述流路供给水槽内的被处理水，通过用被处理水稀释电解槽内蓄留的高浓度电解质溶液，由此能够将电解质溶液的浓度调整为设定浓度。

而且，根据本发明所述的构成，能够通过调整电极组的通电量，即电解电流量(电荷量)达到电解槽制造的灭菌液的浓度。

此时，通过检测电极组中流过的电流值，能够正确判断通过电极组对电解质溶液的电解质的利用效率。即，一般在电极间加一定直流电压的情况下，如图2(a)所示，它的电极之间流过的电流值随着供给电解槽的电解质溶液的浓度变浓而提高。而且，一方面，如图2(b)所示，电极组消耗的电解质量(食盐量)随着电解质溶液的浓度变浓而增加，但是以所定电解质溶液浓度为界其消耗量降低。所以，根据该关系进行实验获得数据，在电极组中流过的电流值的基础上，通过电解能够最有效地利用电解质，而且能够确定电解质溶液的浓度，以便尽量提高灭菌液的浓度。

这样，能够防止如下问题发生：即由于把超过需要的高浓度电解质溶液供给电解槽，没有电解利用的盐分流入游泳池使水槽内的NaCl浓度上升，游泳者感到水成、不舒服；反之，由于电解质溶液的浓度过低，电解所需要的时间变长，由于残留氯的发生率低，需要大量的灭菌液。

而且，根据本发明的构成，能够获得更高的灭菌效果。即，如果灭菌液的浓度为C，灭菌液与被处理水接触的时间为t，灭菌液的灭菌效果用二者的乘积Ct值表示。

与第一电解槽制造的灭菌液直接供给水槽的情况比较，由于构成为第一电解槽内制造的灭菌液在第二电解槽的上游侧位置的水处理路径汇合，灭菌液通过水处理路径期间Ct值上升，因此能够获得更高的灭菌效果。尤其是，如果构成为第一电解槽的排出口连接到第二电解槽内，则容易将供给的灭菌液暂时开放在大气压中，能够简化构成。

而且，根据本发明的构成，根据测定被处理水的残留氯浓度的残留氯浓度传感器的检测值，能够随时提供需要量的灭菌液。

附图说明

图1是表示残留氯浓度与电解时间之间的关系的曲线图；

图2(a)和图2(b)是表示电解质的利用率与电解质溶液的浓度之间的关系的曲线图；

图3是简要示出根据本发明的一个实施例的水处理装置的图；

图4是图3所示的水处理装置的电气构成的方块图；

图5是控制部分所控制的内容中利用间歇处理用电解槽制造的灭菌液的浓度控制的流程图；

图6是简要示出根据本发明的其他实施例的水处理装置的图。

具体实施方式

实施例

下面参照附图，具体说明本发明的实施例。

图3是简要示出根据本发明的一个实施例的水处理装置1安装在游泳池等大型水槽2中的结构图。

如图所示，水槽2上设置有主循环路径20，用于通过循环泵22经常使大量的被处理水沿着图中的双实线箭头所示方向循环。

21是用于滤除砂石的过滤器，23是热交换器。如图中的实线箭头所示，水处理装置1的水处理路径10从上述主循环路径20的过滤器21和热交换器23之间的分支点J1分支出来，经过内部安装有多个电极板构成的电极组E1和图中未示出的除去细微气泡的过滤器的，构成第二电解槽的循环处理用电解槽13后，在上述分支点J1下游侧的汇合点J2处再与上述主循环路径20汇合。

上述水处理路径10中从分支点J1开始到循环处理用电解槽13的路径上，依次设置有开关阀B1、用于调整流量的调整阀B2、B3、流量计S1和电磁阀B4、导电率传感器12和用于测量残留氯浓度的残留氯浓度传感器26。

水处理路径10从循环处理用电解槽13开始到汇合点J2的路径上依次设置有用于从循环水处理用电解槽13内送出被处理水、使被处理水在水处理路径10内循环的送出泵P1、调整阀B7、用于防止逆流的逆止阀B8以及用于调整流量的调整阀B9。

而且，上述构成的水处理装置1以如下方式工作。通过循环泵22把水槽2内的水汲出，利用过滤器21除去有机物。然后在分支点J1分为通过热交换器23循环到水槽2的水和流入水处理路径10的水。流入水处理路径10的水通过调整阀B1、电磁阀B2、B3调整它的流量，经过流量计S1、电磁阀B4后，通过导电率传感器12和残留氯浓度传感器26供给循环处理用电解槽13。利用导电率传感器12测定作为供给循环处理用电解槽13的被处理水导电能力的导电率。而且，利用残留氯浓度传感器26测定被处理水的残留氯浓度。

循环处理用电解槽13内的电极组E1通过直流电流，电解被处理水。通过电解在电极组E1的电极之间发生电化学反应，通过该反应产生次氯酸离子、氯气、次氯酸、活性氧等，对被处理水进行灭菌处理。

通过循环泵P1把循环处理用电解槽13内灭菌处理后的被处理水汲出，通过调整阀B7、逆止阀B8、调整阀B9从分支点J2再次流入主循环路径20，进入水槽2内。这样，水槽2内的水被灭菌处理。

而且，在图3中，水处理路径10中具有构成第一电解槽的间歇处理用电解槽14，间歇处理用电解槽14内部设置有多个电极板构成的电极组E2。

在间歇处理用电解槽14内装满含有氯离子而且具有促进电化学反应作用的食盐等电解质水溶液状态下，通过电极组E2通电一段时间内电解处理电解质水溶液，制造具有灭菌作用的灭菌液。而且，设置有蓄留所制造的灭菌液的蓄留箱15和把蓄留箱15内的灭菌液随时供给水处理路径10的供给路径35。

详细地说，形成有供给路径35，该供给路径35在上述调整阀B2和调整阀B3之间的分支点J3从上述水处理路径10分支出来，经过调整阀B5和电磁阀B6连接到间歇处理用电解槽14，然后从电解槽14经过电磁阀B10连接到蓄留箱15，从蓄留箱15经过送出泵P2在调整阀B7和逆止阀B8之间的位置再次与水处理路径10汇合。

而且，蓄留饱和食盐水等电解质溶液的盐水箱31通过定流量泵P3连接到间歇处理用电解槽14。

供给路径35以如下方式工作。

驱动定流量泵P3和电磁阀B6把所定浓度的电解质溶液供给间歇处理用电解槽14，通过图中未示出的水位传感器W1把电解质溶液的水位维持在所定水位。供给到间歇处理用电解槽14内的电解质溶液被电解制造由次氯酸和次氯酸离子等构成的灭菌液。然后通过打开电磁阀B10把制造的灭菌液依次蓄留在蓄留箱15内。根据图中未示出的水位传感器W2的检测值控制电磁阀B10，把蓄留箱15内的灭菌液蓄留到蓄留箱15的满水位为止。然后根据来自残留氯传感器26的被处理水残留氯浓度，根据需要通过定流量泵P2汲出蓄留的灭菌液，供给水处理路径10。这样，在只利用上述循环处理用电解槽13进行灭菌处理需要灭菌时间长的情况下，蓄留箱15内的灭菌液流入水处理路径10，对被处理水进行灭菌处理。

图4是示出图3的水处理装置1的电气构成的方块图。水处理装置具有控制部分40，分别控制上述电极组E1、E2通电，同时操作构成水处理路径10和供给路径35的各部分。

控制部分40内具有规定各部分的动作时间的计时器和存储器，例如存储作为电极组的通电量基准的阈值等。

图3中说明的残留氯传感器26、导电率传感器12以及水位传感器W1、W2的检测信号提供给控制部分40。

控制部分40中，根据所提供的检测信号，根据预定的操作程序，控制水处理装置1的操作。具体地说，把控制信号提供给驱动器43。驱动器43根据所提供的信号控制电极组E1、E2中的通电电流和通电时间等，而且，完成各阀B1～B10的开关和调整、以及各个泵P1～P3的驱动控制。

图5是示出通过控制部分所进行的控制中对间歇处理用电解槽14以及蓄留箱15进行控制的流程图。

仅在水槽2内的被处理水的残留氯浓度低于规定值的情况下，通过水处理路径10把所定量的灭菌液供给水槽2内，所述灭菌液由间歇处理用电解槽14内产生并蓄留在蓄流箱15内。在残留氯浓度达到规定值情况下，在送出泵P2停止状态下待机。

即，水处理装置1的电源接通，构成水处理路径10的各部分工作，同时驱动电磁阀B6，开始向间歇处理用电解槽14内提供被处理水，控制部分40首先根据水位传感器W1的检测值确认间歇处理用电解槽14的水位是否为下限水位Lmin(步骤S1、S2)。

在水位达到下限水位之前继续给水，如果达到下限水位，关闭电磁阀B6，停止提供被处理水(步骤S3)。

然后，驱动排出饱和食盐水的定量泵P3，从盐水箱31向间歇处理用电解槽14供给饱和食盐水，首先通过间歇处理用电解槽14内蓄留的被处理水稀释饱和食盐水，开始调整电解质溶液的浓度(步骤S4)。

然后，在电极组E2上施加一定的直流电压进行电解，开始制造灭菌液，进入步骤S6(步骤S5)。

在步骤S6，通过控制部分测定电极组E2的电极之间流过的电流值。然后，把该电流值I与预先存储在存储器中的对应于灭菌液浓度的阈值电流Ia进行比较。在电流值I达到阈值电流Ia之前，继续检测流经电极组E2的电流值。

上述阈值电流Ia是用户将通过图中未示出的设定手段设定的灭菌液希望浓度适用于根据预先实验数字化的灭菌液浓度与电流值之间的关系的电流值。

在步骤S7，如果电流值I达到阈值电流Ia，停止定流量泵P3，停止供给饱和食盐水，计时器开始计时，同时继续电解电解质溶液(步骤S8、S9)。这样，由于利用可以从电极组E2中流过的电流值预测的电解质溶液浓度间接了解灭菌液的浓度，能够以低成本制造装置。

如果计时器的计时数值达到预先存储的计时数值T1，停止给电极组E2通电，停止电解，进入步骤S12。

在步骤S12，电磁阀B10接通，把间歇处理用电解槽14中制造的灭菌液转移到蓄留箱15内。如果间歇处理用电解槽14的水位变为零，关闭电磁阀B10。

然后，蓄留箱15内的灭菌液到达满水位Pmax之前反复进行上述步骤S1～S14。

而且，在该实施例中，虽然构成为从盐水箱31向预留的被处理水供给饱和食盐水，调整电解质溶液的浓度，但是并不限于此，也可以构成为如下形式，即首先在间歇处理用电解槽14内蓄留所定量的饱和食盐水，用来自水槽的被处理水稀释饱和食盐水调整电解质溶液的浓度。而且，也可以利用变更来自盐水箱31的饱和食盐水和稀释用的被处理水二者的供给量的方法。如果是这样，能够细微而且快速地调整电解质溶液的浓度。而且稀释水不使用被处理水，使用图外的自来水也可以。

而且，虽然根据电极组E2中流过的电流值通过电解质溶液的浓度间接调整所制造的灭菌液的浓度，但是也可以构成为如下形式，即在间歇处理用电解槽的下游侧另外设置残留氯传感器，直接测定电解槽中制造的灭菌液的浓度，根据该残留氯传感器的检测值控制灭菌液的浓度。通过这样的构成，由于能够直接测定所制造的灭菌液的浓度，所以能够更准确地控制灭菌液的浓度。

而且，在上述实施例中，虽然利用供给电解槽14内的电解质溶液的浓度控制电解槽14内通过电解制造的灭菌液的浓度，但是例如通过调整供给电极组E2的电量、即电解电流(电荷量)，也能够实现对灭菌液浓度进行调整。

图6是示出根据本发明的其他实施例的水处理装置1的构成图。

图6中的水处理装置1与图3中的水处理装置1的不同点在于从蓄留箱15送出的灭菌液供给到循环处理用电解槽13。

详细地说，在蓄留箱15的下游侧，把灭菌液供给被处理水的供给路径35的后半部分的管道设置成它的进口位于蓄留箱15的底部，通过中途设置的送出泵P2，在循环处理用电解槽13内电极组下游侧连接到气液分离过滤器13b的上游侧。供给路径35的出口35a贯穿循环处理用电解槽13的盖体13a，在电解槽内的水面上方空间敞开。

该实施例的上述供给路径35之外部分的构成与前一个实施例相同，所以相同部分的相同部件使用相同的符号，并省略说明。

该水处理装置1中，根据被处理水的残留氯浓度，利用定流量泵P2沿着图中箭头所述方向以一定流量把蓄留箱15内蓄留的灭菌液供给到循环处理用电解槽13，对被处理水进行灭菌处理。

这样，由于构成为间歇处理用电解槽14中制造的灭菌液汇合到循环处理用电解槽13，灭菌液在经过循环处理用电解槽13和水处理路径10期间，Ct值增大，能够获得更好的灭菌效果。特别是，由于在电极组E1的下游侧汇合到循环处理用电解槽13，能够防止供给的灭菌液由于电极组E1的电解发生逆反应，发生灭菌效果降低的不利情况。

而且，在上述实施例中，虽然构成为供给路径35的出口35a连接到循环处理用电解槽13，但是如果供给路径35与水处理路径10的连接位置在循环处理用电解槽13的上游侧，连接到水处理路径10的任何位置Ct值都增大，都能够获得同样的作用效果。

Claims (2)

1.一种水处理装置，其特征在于，具有：

控制部分，其具有计时器和存储器，该控制部分用于向控制并驱动泵和调整阀的驱动器提供控制信号；

测定流过电极间的电流值的装置；

循环处理路径，把水槽内蓄留的被处理水汲出，电解被处理水进行灭菌后返回水槽内，该循环处理路径中具有测定被处理水的残留氯浓度的残留氯浓度传感器；

间歇处理装置，具有：第一电解槽，通过给具有至少两个电极板的电极组通电，电解所蓄留的液体以制造具有灭菌作用的灭菌液；把含有氯离子而且具有促进电化学反应作用的电解质溶液供给第一电解槽的装置；调整第一电解槽中制造的灭菌液浓度的装置；以及贮存有在第一电解槽制造的灭菌液的蓄留箱；

把间歇处理装置制造的灭菌液随时供给循环处理路径的装置；

上述调整灭菌液浓度的装置，是通过控制部分的作用，比较流过电极组电极间的电流值与预先存储在存储器的阈值，当电流值达到阈值时，停止向第一电解槽供给电解质溶液；当计时器的计时数值达到预先存储的计时数值时，停止电解，第一电解槽中制造的灭菌液被转移到蓄留箱内，当残留氯浓度传感器的检测值小于预定值时，蓄留箱内的灭菌液供给到循环处理路径。

2.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于，上述循环处理路径具有第二电解槽，该第二电解槽具有至少具有2个电极板的电极组，通电时，电极组可对电解槽内的被处理水进行电解；

把灭菌液供给循环处理装置的供给路径的出口设置在循环处理路径中的第二电解槽的上游侧。

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