CN213295073U

CN213295073U - 一种利用交变电磁场与化学药剂处理循环水的装置

Info

Publication number: CN213295073U
Application number: CN202022287354.2U
Authority: CN
Inventors: 吴春华; 沈志昌
Original assignee: Shanghai Wansen Water Treatment Co Ltd
Current assignee: Shanghai Wansen Water Treatment Co Ltd
Priority date: 2020-10-15
Filing date: 2020-10-15
Publication date: 2021-05-28
Anticipated expiration: 2030-10-15

Abstract

一种利用交变电磁场与化学药剂处理循环水的装置，包括第一水箱第一冷却装置热交换器、补水箱和控制器，第一水箱的进水端通过第一管道与热交换器的第一出水端连接，第一水箱的出水端通过第二管道与第一冷却装置的进水端连接，第一冷却装置的出水端通过第三管道与热交换器的第一进水端连接，补水箱的出水端通过第四管道与第一水箱的补水端连接，第一水箱内设置有第一连杆浮球液位开关。本实用新型的一种利用交变电磁场与化学药剂处理循环水的装置可以结合电磁处理和药剂处理进行模拟实验，操作简单，使用方便，通过添加少量水处理药剂和在150千赫兹加磁进行实验，可以进行筛选药剂，确定药剂最佳的配比及使用浓度。

Description

一种利用交变电磁场与化学药剂处理循环水的装置

技术领域

本实用新型涉及物理领域，尤其涉及水处理技术，具体而言是一种利用交变电磁场与化学药剂处理循环水的装置。

背景技术

现有技术中水处理方法包括物理水处理方法和药剂处理法。

1、物理水处理方法。物理法处理冷却循环水的方法相对比较多，迄今为止，物理处理循环水的方法有(1)磁化处理法：磁化只是单纯的物理过程，一般认为主要是水系统经过磁化处理后加快了水溶液内部的结晶作用，从而使得盐类在受热面上的直接结晶和坚硬沉积大大减少，起到防垢阻垢作用；(2)高压静电场处理法：一般认为这是是高压静电场的作用使得大的缔合分子变成单个水分子，并且使得水分子进一步极化，偶极矩增大，极性增强，极化的水分子能强烈吸附水中成垢的阴阳离子，使得阴阳离子不能聚合成垢；(3)超声波处理法：超声波振荡器释放的振荡信号对于附着在水管壁上的水垢产生共振，击碎剥离，由表及里，循环进行，从而达到除垢目的，同时根据水分子的运动特性，控制正负离子与酸根结合，防止水垢产生。(4)高频电磁法：该系统的阳极直接与水体接触，即把一根金属棒置于水管正中间作为阳极，水管壁作为阴极，形成一个电流的回路，流经处理器的水体作为该系统的动态负载，不断有微弱电流流过，可以进一步对细菌和藻类的生长产生影响，起到杀菌灭藻的作用。同时，过滤网将水处理器工作期间所产生的絮状悬浮污垢进行拦截，定期排出系统。(5)交变电磁场法：通过交变电磁场产生的高频信号随着管道轴向传播，在水中实现电磁波的传送。这是个50到1000千赫兹左右的宽频正弦波。具体来说就是由于水是极性分子，经过电磁场时，受到磁场的影响使水的偶极矩变大，使无序的状态变为有序的状态，使水分子首尾相接，顺序排列。循环水中Ca²⁺、CO₃ ^2-等离子受洛仑兹力的作用被束缚，在磁力线附近，使此处粒子的浓度高于无磁场作用的区域，由于溶液中的Ca²⁺、CO₃ ^2-所带电荷相反，在洛仑兹力的作用下运动方向相反，方向偏高，增加了Ca²⁺、CO₃ ^2-间碰撞的机会。与此同时电荷的正负端或离子间产生互相吸引，产生了水合作用，形成具有一定数目配位水分子的水合离子，使钙镁等离子处于水分子的包围中。

2、药剂处理法。冷却水常用的阻垢药剂有机膦酸盐、有机多元膦酸盐、共聚物等，一般认为这些药剂的作用机理是当药剂溶于水后发生电离，生成带负电性的分子链，它与钙离子形成可溶于水的络合物或螯合物，从而使无机盐溶解度增加，起到阻垢作用。由于分子中的部分官能团在无机盐晶核或微晶上，占据了一定位置，阻碍和破坏了无机盐晶体的正常生长，减慢了晶体和增长速率，从而减少了盐垢的形成；与此同时，由于分散、阻垢剂分子在晶体表面上的吸附，晶体即使增长，也只能畸形地增长，这就使晶体产生畸变。畸变后的晶体与金属表面的粘附力减弱，因此不易沉积于金属表面上。

电磁处理及药剂处理方法各自存在一些不足之处，电磁水处理工作时即能产生磁场也能产生电场，因此在一定情况下处理效果明显而得到应用。但是电磁水处理的效果和很多因素有关，通常来说电磁场输出的固定高频信号无法满足各种不同循环冷却水系统的环境变化因素，往往由于这些因素的影响使电磁设备的效果还是差强人意。化学除垢的不足之处主要归纳为以下几点：①化学水处理的投加对操作人员技术要求较高，药剂的过量投加会对阀门元件和管道带来严重的腐蚀，缩短了设备和管道的使用寿命。同时，药剂的“溶限效应”也会造成药剂浪费。此外，过量的药剂会引起水处理药剂的结垢，反而影响设备的使用。而少量的药剂投加又无法满足水处理的要求。②化学水处理使用的药剂对人体会造成一定危害。③化学水处理药剂有一定的污染，增加对环境治理的难度。④堆放对场地有一定的要求。⑤化学水处理药剂的费用较高。

近年来有公司和实验仪器厂家开发了许多水处理模拟仿真实训设备和实验装置，设备装置种类繁多，但是许多设备使用功能单一，无法结合电磁处理和药剂处理进行循环水处理。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种利用交变电磁场与化学药剂处理循环水的装置，所述的这种利用交变电磁场与化学药剂处理循环水的装置要解决现有技术中的水处理实验设备无法结合电磁处理和药剂处理进行模拟实验的技术问题。

本实用新型的一种利用交变电磁场与化学药剂处理循环水的装置，包括第一水箱、第二水箱、第一冷却装置、第二冷却装置、热交换器、补水箱和控制器，热交换器包括第一进水端、第一出水端、第二进水端和第二出水端，

第一水箱内设置有电磁发射装置，第一水箱的进水端通过第一管道与热交换器的第一出水端连接，第一管道中设置有第一挂片，第一水箱的出水端通过第二管道与第一冷却装置的进水端连接，第一冷却装置的出水端通过第三管道与热交换器的第一进水端连接，第三管道中设置有第二挂片，补水箱的出水端通过第四管道与第一水箱的补水端连接，第一水箱内设置有第一连杆浮球液位开关，第一连杆浮球液位开关的信号输出端通过导线与控制器的控制端连接，第四管道上设置有第一阀门，控制器的信号输出端通过导线与第一阀门的控制端连接，

第二水箱的进水端通过第五管道与热交换器的第二出水端连接，第五管道中设置有第三挂片，第二水箱的出水端通过第六管道与第二冷却装置的进水端连接，第二冷却装置的出水端通过第七管道与热交换器的第二进水端连接，第七管道中设置有第四挂片，补水箱的出水端通过第八管道与第二水箱的补水端连接，第二水箱内设置有第二连杆浮球液位开关，第二连杆浮球液位开关通过导线与控制器连接，第八管道上设置有第二阀门，控制器的信号输出端通过导线与第二阀门的控制端连接。

进一步的，所述的第一冷却装置和第二冷却装置均为冷却塔。

本实用新型与现有技术相比，其效果是积极和明显的。本实用新型的一种利用交变电磁场与化学药剂处理循环水的装置可以结合电磁处理和药剂处理进行模拟实验，操作方便，通过添加少量水处理药剂和在150千赫兹加磁进行实验，可以进行筛选药剂，确定药剂最佳的配比及使用浓度。

附图说明

图1为本实用新型的一种利用交变电磁场与化学药剂处理循环水的装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述，但本实用新型并不限制于本实施例，凡是采用本实用新型的相似结构及其相似变化，均应列入本实用新型的保护范围。

实施例1

如图1所示，本实用新型的一种利用交变电磁场与化学药剂处理循环水的装置，包括第一水箱1、第二水箱9、第一冷却装置11、第二冷却装置10、热交换器16、补水箱6和控制器，热交换器16包括第一进水端、第一出水端、第二进水端和第二出水端，

第一水箱1内设置有电磁发射装置，第一水箱1的进水端通过第一管道20与热交换器16的第一出水端连接，第一管道20中设置有第一挂片18，第一水箱1的出水端通过第二管道与第一冷却装置11的进水端连接，第一冷却装置11的出水端通过第三管道12与热交换器16的第一进水端连接，第三管道12中设置有第二挂片14，补水箱6的出水端通过第四管道4与第一水箱1的补水端连接，第一水箱1内设置有第一连杆浮球液位开关2，第一连杆浮球液位开关2的信号输出端通过导线与控制器的控制端连接，第四管道4上设置有第一阀门3，控制器的信号输出端通过导线与第一阀门3的控制端连接，

第二水箱9的进水端通过第五管道19与热交换器16的第二出水端连接，第五管道19中设置有第三挂片17，第二水箱9的出水端通过第六管道与第二冷却装置10的进水端连接，第二冷却装置10的出水端通过第七管道13与热交换器16的第二进水端连接，第七管道13中设置有第四挂片15，补水箱6的出水端通过第八管道7与第二水箱9的补水端连接，第二水箱9内设置有第二连杆浮球液位开关8，第二连杆浮球液位开关8通过导线与控制器连接，第八管道7上设置有第二阀门5，控制器的信号输出端通过导线与第二阀门5的控制端连接。

进一步的，所述的第一冷却装置11和第二冷却装置10均为冷却塔。

具体的，本实施例的中的热交换器16、电磁发射装置、第一冷却装置11、第二冷却装置10、第一连杆浮球液位开关2、第二连杆浮球液位开关8、控制器等均采用现有技术中的公知方案，本领域技术人员均已了解，在此不再赘述。

本实施例的工作原理：

本实用新型运行时，往补水箱中加入水和化学药剂，第一水箱1补水过程分别由第一连杆浮球液位开关2和第二连杆浮球液位开关8控制，第一水箱1低水位时，第一连杆浮球液位开关2发送信号给控制器，控制器发送信号给第一阀门3，第一阀门3打开，补水箱6中的水在水泵驱动下进入第一水箱1中，高水位时，第一阀门3关闭，停止补水。第二水箱9补水过程与第一水箱1同理。电磁发射装置产生交变电磁场对第一水箱内的水进行处理。

本实施例中，第二水箱9内未设置电磁发射装置，以便与设置了电磁发射装置的第一水箱1进行水处理效果的对比。

实验过程中以上海宝山地区的自来水及自制的实验水进行实验。实验前分别对两种水质进行全面检测，监测循环水的水质情况，分析循环水中总硬度、钙硬度、氯化物、PH、电导率等。上海宝山地区水的钙硬度小于100mg/L，用于代表南方地区的低硬度水，自制的实验水钙硬度大于500mg/L，用于代表北方地区的高硬度水。检测后对两种水质的实验数据进行朗格利尔系数计算，得出上海宝山地区的自来水水质为腐蚀型水质，自制实验水为结垢型水质。实验后以挂片的称重来计算挂片的年腐蚀率mm/a(铁标准腐蚀率为小于0.075mm/a)，以实验前后的水质计算阻垢率。使用公式如下：

实验过程示例如下：

示例1：配制有机膦盐单体乙二胺四亚甲基膦酸5-100PPm，投加入以上海宝山地区自来水作为补水的补水箱6中，运行3个月后，第一水箱1所在的系统测得的阻垢率为87.6％，挂片年腐蚀率为0.057mm/a。第二水箱9所在的系统测得的阻垢率为78.9％，挂片腐蚀率为0.076mm/a。

示例2：配制有机膦盐单体2-膦酸基-1，2，4-三羧酸丁烷1-20PPm，投加入以上海宝山地区自来水作为补水的补水箱6中，运行3个月后，第一水箱1所在的系统测得的阻垢率为95.6％，挂片年腐蚀率为0.038mm/a。第二水箱9所在的系统测得的阻垢率为85.5％，挂片腐蚀率为0.061mm/a。

示例3：配制聚合物单体聚马来酸酐2-15PPm，投加入以上海宝山地区自来水作为补水的补水箱6中，运行3个月后，第一水箱1所在的系统测得的阻垢率为96.3％，挂片年腐蚀率为0.054mm/a。第二水箱9所在的系统测得的阻垢率为89.9％，挂片腐蚀率为0.080mm/a。

示例4：配制有机膦盐单体乙二胺四亚甲基膦酸5-100PPm，投加入以自制实验水作为补水的补水箱6中，运行3个月后，第一水箱1所在的系统测得的阻垢率为77.1％，挂片年腐蚀率为0.033mm/a。第二水箱9所在的系统测得的阻垢率为65.7％，挂片腐蚀率为0.054mm/a。

示例5：配制有机膦盐单体2-膦酸基-1，2，4-三羧酸丁烷1-20PPm，投加入以自制实验水作为补水的补水箱6中，运行3个月后，第一水箱1所在的系统测得的阻垢率为80.2％，挂片年腐蚀率为0.02mm/a。第二水箱9所在的系统测得的阻垢率为72.4％，挂片腐蚀率为0.038mm/a。

示例6：配制聚合物单体聚马来酸酐2-15PPm，投加入以自制实验水作为补水的补水箱6中，运行3个月后，第一水箱1所在的系统测得的阻垢率为89.4％，挂片年腐蚀率为0.041mm/a。第二水箱9所在的系统测得的阻垢率为80.4％，挂片腐蚀率为0.059mm/a。

示例7：配制复合药剂，将25-65％的2-膦酸基-1，2，4-三羧酸丁烷，5-25％的丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物，1-5％的苯并三氮唑，5-10％的硫酸锌进行复配调和，并将该药剂5-50ppm投加入以上海宝山地区自来水作为补水的补水箱6中，运行3个月后，第一水箱1所在的系统测得的阻垢率为99.3％，挂片年腐蚀率为0.018mm/a。第二水箱9所在的系统测得的阻垢率为91.9％，挂片腐蚀率为0.055mm/a。

示例8：配制复合药剂，将25-65％的2-膦酸基-1，2，4-三羧酸丁烷，5-25％的丙烯酸-2-甲基-2-丙烯酰胺基丙烷磺酸共聚物，1-5％的苯并三氮唑，5-10％的硫酸锌进行复配调和，并将该药剂5-50ppm投加入以自制实验水作为补水的补水箱6中，运行3个月后，第一水箱1所在的系统测得的阻垢率为96.2％，挂片年腐蚀率为0.011mm/a。第二水箱9所在的系统测得的阻垢率为84.7％，挂片腐蚀率为0.042mm/a。

结论：同等水质、同等加药量的情况下，在固定150千赫兹加磁后的实验结果均优于未加磁的实验结果，且复合药剂的效果明显优于单体药剂。同时，实验表明，即便是在高硬度的实验水中，经过加磁后系统中阻垢及防腐效果仍然良好。

Claims

1.一种利用交变电磁场与化学药剂处理循环水的装置，其特征在于：包括第一水箱（1）、第二水箱（9）、第一冷却装置（11）、第二冷却装置（10）、热交换器（16）、补水箱（6）和控制器，热交换器（16）包括第一进水端、第一出水端、第二进水端和第二出水端，

第一水箱（1）内设置有电磁发射装置，第一水箱（1）的进水端通过第一管道（20）与热交换器（16）的第一出水端连接，第一管道（20）中设置有第一挂片（18），第一水箱（1）的出水端通过第二管道与第一冷却装置（11）的进水端连接，第一冷却装置（11）的出水端通过第三管道（12）与热交换器（16）的第一进水端连接，第三管道（12）中设置有第二挂片（14），补水箱（6）的出水端通过第四管道（4）与第一水箱（1）的补水端连接，第一水箱（1）内设置有第一连杆浮球液位开关（2），第一连杆浮球液位开关（2）的信号输出端通过导线与控制器的控制端连接，第四管道（4）上设置有第一阀门（3），控制器的信号输出端通过导线与第一阀门（3）的控制端连接，

第二水箱（9）的进水端通过第五管道（19）与热交换器（16）的第二出水端连接，第五管道（19）中设置有第三挂片（17），第二水箱（9）的出水端通过第六管道与第二冷却装置（10）的进水端连接，第二冷却装置（10）的出水端通过第七管道（13）与热交换器（16）的第二进水端连接，第七管道（13）中设置有第四挂片（15），补水箱（6）的出水端通过第八管道（7）与第二水箱（9）的补水端连接，第二水箱（9）内设置有第二连杆浮球液位开关（8），第二连杆浮球液位开关（8）通过导线与控制器连接，第八管道（7）上设置有第二阀门（5），控制器的信号输出端通过导线与第二阀门（5）的控制端连接。

2.根据权利要求1所述的一种利用交变电磁场与化学药剂处理循环水的装置，其特征在于：所述的第一冷却装置（11）和第二冷却装置（10）均为冷却塔。