TW201509824A

TW201509824A - 擾流淨水裝置

Info

Publication number: TW201509824A
Application number: TW103127001A
Authority: TW
Inventors: zheng-xin Wu
Original assignee: Wang Guang Bin
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2014-08-07
Publication date: 2015-03-16
Also published as: CN103482731A; CN103482731B; TWI518039B

Abstract

　　一種擾流淨水裝置，包括兩個金屬套管，此兩個金屬套管分別連接電源正負極，且相互的內外套設，內金屬管和外金屬管之間具有水流通道，在內金屬管外壁和/或外金屬管內壁上設置有金屬螺紋，水從水流通道的下方進入，並從水流通道的上方流出。藉著將電極設置為螺紋形，使得水在電極間流動時產生擾流，加速水中污染物以及生物與電極的接觸面積，使得水中的污染物和生物有更多的機會進行電解氧化或者還原反應，進而加速污染物的處理速度。

Description

擾流淨水裝置

　　本發明係關於一種淨水裝置，尤指一種以擾流電解方式淨化水的淨水裝置。

　　農業上常因使用受污染的農業用水而使農作物和養殖業遭受損失，例如若水源含有病菌和病毒，農地的農作物即受到病菌和病毒的感染，水源若含有殘餘農藥，則無法進行有機或無公害蔬果種植，水源若含抗生素或激素，禽畜及水產養殖將受到影響。
　　針對因使用受污染的農業用水而受到病菌感染的農作物，傳統整治的方法是在農地裡先施用過量的農藥以消滅病菌和病毒，然後再補肥料。這種整治的方法會使農地和農作物體內的農藥殘留過量，農地也無法達到有機或無公害種植標準。若採用膜過濾或逆滲透等淨水處理方式，卻相對有材料及能源消耗過高的弊端。若採用加氯消毒的處理方式，則有含氯的消毒灌溉水不適用所有農作物的弊端。若採用傳統的平板電解方式，存在水處理量及效果低的弊端。由於許多地區水資源有限，所以，潔淨的農業用水成為農場種植或養殖獲利的主要條件。為此，尋求高效節能的潔淨農業用水，是產業界努力的目標。

　　為此，本發明提供一種擾流淨水裝置，以加速水中污染物的處理速度，使水得以充分淨化。
　　為達前述之目的，本發明提供一種擾流淨水裝置，包括分別連接電源正負極的內外套設的兩個金屬套管，內金屬管和外金屬管之間留有水流通道，在內金屬管外壁和/或外金屬管內壁上設置有金屬螺紋，水從水流通道的下方進入，並從水流通道的上方流出。
　　較佳地，金屬螺紋以金屬紋管/條的方式纏繞在金屬管管壁上。
　　較佳地，金屬螺紋以金屬管/條的方式纏繞並粘合在金屬管管壁上。
　　較佳地，金屬管管壁上刻有金屬螺紋，金屬螺紋與金屬管管壁為一體。
　　較佳地，金屬螺紋的螺紋間距與其所屬的金屬管外管直徑的比小於2。
　　更進一步地，在外金屬管的外管壁上還套設有絕緣管。
　　更進一步地，在絕緣管上方和絕緣管下方分別套上一帶水流出入口的支管。
　　更進一步地，在內金屬管和所述支管之間設置有防止水流出的塞頭。
　　更進一步地，在絕緣管的兩端設置用於可使水流產生切線流向的上偏心支管和下偏心支管。
　　更進一步地，上偏心支管和下偏心支管的偏心方向左右錯開。
　　本發明藉著將電極設置為螺紋形，使得水在電極間流動時產生擾流，加速水中污染物、以及生物與電極的接觸，使得水中的污染物和生物有更多的機會進行電解氧化或者還原反應，進而加速了污染物的處理速度，使水得以充分淨化。

10‧‧‧擾流淨水裝置
11‧‧‧絕緣管
12、13‧‧‧支管
14、15‧‧‧金屬管
16、17‧‧‧塞頭
18‧‧‧金屬條
19‧‧‧直流電源
31‧‧‧金屬條
41、42‧‧‧支管

　　第1圖為本發明第一實施例結構示意圖；
　　第2圖為第1圖的局部放大示意圖；
　　第3圖為本發明第二實施例結構示意圖；
　　第4圖為本發明第三實施例結構示意圖。

　　如第1圖所示，係本發明擾流淨水裝置10第一實施例，該裝置包括：一圓形管，該管為絕緣管11，其材質為非導電性材料。絕緣管11的下部接一支管12，絕緣管11的上部接一支管13。在絕緣管11的內壁套裝一金屬管14，而在金屬管14內另有一金屬管15，其下端接塞頭16，上端接塞頭17，塞頭的作用是防止水流出。
　　金屬條18以螺旋方式在金屬管15表面形成螺紋，使金屬管15及其表面的金屬條18成為一螺紋形狀的電極，其螺紋間距和金屬管15外管直徑的比值小於2。接直流電源19的正極接金屬管15設為正極。直流電源19的負極接金屬管14設為負極。此外，金屬管14和金屬管15的極性可以互換，但是電解的效果差些。待處理的水自支管12的進口流入，經金屬管15和金屬管14之間的空間通道20(第2圖)，流向位於支管13的出水口。
　　於本實施例中，該金屬條18以金屬管或者金屬條的方式纏繞在金屬管管壁上。
　　水在金屬管14和金屬管15之間產生電解反應。金屬管15及相連的金屬條18為正極，釋出金屬離子，吸附水中的負電價物質，並和水分子反應產生氧氣。金屬管14為負極，吸附金屬離子和水中的正電價物質，並和水分子反應產生氫氣。
　　第2圖是第1圖金屬管14、金屬管15及金屬條18的局部放大示意圖。虛線21代表金屬管14內壁及金屬管15外壁之間的中心線。虛線21的左邊較接近金屬管15外壁，因此對水中的負電價物質有較大的吸附力。虛線21的右邊較接近金屬管14內壁，因此對水中的正電價物質有較大的吸附力。
　　在第2圖中，水流靠近金屬管15外壁部分流速較緩，形成邊界層，在向上流遇到金屬條18阻礙時，此部分水轉向而流向金屬管14，產生擾流，如箭頭22所示。水中含的正電價物質被轉向擾流，此過程比傳統的光滑面電極吸附設計，增加甚多正電價物質被負極的金屬管14吸附的機會。因水中的正負電離子數需趨向平衡，在正電價物質被金屬管14吸附時，多餘的負電價物質將被推向正極的金屬管15。而進入空間通道20的水無論是安排由下向上流或由上向下流，因其流向速度，在轉向拋射造成的擾流能增加正電價物質被負極的金屬管14吸附或負電價物質被正極的金屬管15吸附的機率。
　　通常，細菌在水中是含正電價，而病毒寄生在細菌體內。水若含有帶正電價細菌，在流經空間通道20時，若它是在虛線21的右邊，則容易被負極的金屬管14直接吸附；若它是在虛線21的左邊，經由轉向的擾流被金屬管14吸附。
　　金屬管14及金屬管15的材料，可以是銅、銀、銅銀混合材料或其它金屬。銅和銀的化學性質有滅菌作用。若金屬管14及金屬管15含銅或銀材料，被吸附在表面的細菌受銅或銀的侵蝕而使細菌體的組織結構受損。另外，自金屬管15電解釋出的銅或銀金屬離子，在流向金屬管14管璧時，黏貼在細菌個體上，亦直接造成細菌體的結構受損，破壞其組織結構及繁殖能力。這機理亦適用於對病毒、真菌、黴菌、藻類、蟲卵等。
　　若有些細菌在水中是含負電價的微生物，流經空間通道20時，被正極的金屬管15外壁吸附，金屬管15釋出的金屬離子直接進入細菌體內，破壞其組織結構。
　　第3圖係本發明第二實施例，其中，金屬條31黏貼在金屬管14的管璧上形成螺紋，即金屬條31以金屬管或者條的方式纏繞並粘合在金屬管管壁上。如此，在金屬管14管璧形成的邊界層水流，亦可被轉向拋射向金屬管15。而金屬條31在金屬管14的管璧上形成螺紋，其螺紋間距和金屬管14直徑的比例亦小於2。
　　此外，還可以在金屬管14和/或金屬管15的管壁上刻有金屬螺紋，金屬螺紋與金屬管管壁為一體。
　　第4圖係本發明第三實施例，其中，絕緣管11的下部接一偏心的支管41，上部接一偏心的支管42，即，在絕緣管11的兩端設置用於可使水流產生切線流向的上偏心支管和下偏心支管，所以水自支管42流入絕緣管11時，其偏心產生切線流向，成為螺旋方式的水流前進，最後從支管42的出口流出。如此，能增加水在擾流淨水裝置內，電解反應的滯流時間。又，上偏心支管42和下偏心支管41的偏心方向係左右錯開，以便產生擾流。
　　上述三個實施例所述的擾流淨水裝置，若進水中含有機磷，通常有機磷是負電價物質，在流經空間通道20時，被金屬管15的外壁吸附，而自金屬管15釋出的金屬離子和有機磷反應，使有機磷的原分子結構改變，消除農藥的毒性。若有機磷是正電價物質，在流經空間通道20時，被金屬管14的內壁吸附，而自金屬管15釋出的金屬離子和有機磷反應，降解農藥的毒性。因在金屬管15上金屬條18組成的螺紋，轉向的擾流可增加有機磷被電極吸附的機會。
　　若進水中含有氨氮，部份氨氮在在電解反應下，氨 (NH₃ ) 直接被電極氧化，氨在負極，即金屬管14，會失去三個電子被氧化成氮氣和水或被部分分解。而銨 (NH₄ ⁺ ) 直接被電極還原，銨在正極被吸附，即金屬管15，經金屬電極的作用，吸收電子，形成氨，和釋放金屬離子。
　　綜上所述，本發明擾流淨水裝置，藉螺紋形的電極，使水中產生擾流，增加水中正負電價物質和負正電極表面接觸的機會。此擾流結構裝于內管的外壁，亦可增加裝于外管的內壁。擾流結構使邊界層的水橫向拋射，加速水中污染物與電極的接觸，使得污染物有更多的機會進行氧化或者還原反應，進而加速了污染物的處理速度，使水得以充分淨化，並能減少不必要的電能損耗。
　　以上所述僅為本發明的較佳實施例，並非用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。

10‧‧‧擾流淨水裝置

11‧‧‧絕緣管

12、13‧‧‧支管

14、15‧‧‧金屬管

16、17‧‧‧塞頭

18‧‧‧金屬條

19‧‧‧直流電源

Claims

【第1項】

一種擾流淨水裝置，包括分別連接電源正負極的內外套設的兩個金屬管，內金屬管和外金屬管之間留有水流通道，其特徵在於，在內金屬管外壁和/或外金屬管內壁上設置有金屬螺紋，水從水流通道的下方進入，並從水流通道的上方流出。
【第2項】

如請求項1所述的擾流淨水裝置，其中，金屬螺紋以金屬管或金屬條的方式纏繞在金屬管管壁上。
【第3項】

如請求項1所述的擾流淨水裝置，其中，金屬螺紋以金屬管或金屬條的方式纏繞並粘合在金屬管管壁上。
【第4項】

如請求項1所述的擾流淨水裝置，其中，內金屬管外壁和/或外金屬管內壁上刻有該金屬螺紋，該金屬螺紋與其所屬的金屬管管壁為一體。
【第5項】

如請求項1至4任一項所述的擾流淨水裝置，其中，金屬螺紋的螺紋間距與其所屬的金屬管外管直徑的比小於2。
【第6項】

如請求項1至4任一項所述的擾流淨水裝置，其中，在外金屬管的外管壁上還套設有絕緣管。
【第7項】

如請求項6所述的擾流淨水裝置，其中，在絕緣管上方和絕緣管下方分別套上一帶水流出入口的支管。
【第8項】

如請求項7所述的擾流淨水裝置，其中，在內金屬管和支管之間設置有防止水流出的塞頭。
【第9項】

如請求項1至4任一項所述的擾流淨水裝置，其中，在絕緣管的兩端設置用於可使水流產生切線流向的上偏心支管和下偏心支管。
【第10項】

如請求項9所述的擾流淨水裝置，其中，上偏心支管和下偏心支管的偏心方向左右錯開。