TWI845839B - 循環水處理系統 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種循環水處理系統，所述循環水處理系統包含一循環水單元、一前處理單元、以及一電容去離子單元。所述循環水單元、所述前處理單元與所述電容去離子單元彼此連接。在此，來自所述循環水單元的循環水，經由所述前處理單元，去除非離子的物質，再經由所述電容去離子單元，去離子化後返回所述循環水單元。
Description
本發明是關於一種循環水處理系統，尤其係指一種具有電容去離子單元的循環水處理系統。
一般水循環系統之循環水係運用於熱傳導交換系統(如冷卻水塔、鍋爐水等)或處理氣體中汙染物(如洗滌塔)。隨著二氧化硫、氨氣、磷酸等空氣汙染物不斷溶於循環水中，或因循環水持續蒸發，皆會造成循環水中的離子濃度增加，而使導電度上升。
當水循環系統中的導電度漸漸上升，除影響循環水質外，也可能造成水循環系統管路產生結垢現象，進而發生堵塞。再者，若是在熱傳導交換系統中，則會造成熱傳導效率降低，而使得系統運作耗電量上升。另外，導電度上升，亦會使循環水容納氣狀汙染物的能力逐漸下降，而致使循環水對空氣汙染物的處理效率下降。
為了避免水循環系統的水垢沉積問題，一般會以添加化學藥劑方式，抑制結垢的發生。然而，加藥方法除了須持續性支出投藥成本之外，化學
藥劑亦會造成環境汙染或對維護人員的健康造成影響，最終亦無法根治結垢沉積問題。另外，習知技術也會以大量補水與排水的方式來降低循環水中的離子濃度，此方式除了增加用水成本之外，有無充足水源也是另一個須考慮的問題。再者，目前現有的電子式、電場式等電化學防垢設備，雖可藉由特定原理降低結垢生成的速度，但造成結垢的離子仍然存在於水循環系統之中，仍有結垢風險，而結垢需人力進行清潔與保養，人力成本亦為一筆開銷。
另外，為了解決因水循環系統中離子濃度增加、導電度上升，而導致循環系統對氣狀汙染物控制效率下降的問題，一般會定期更換循環水，以降低循環水中的離子濃度，但會增加用水成本，以及水資源的浪費。
綜上所述，傳統水循環系統需定期更換循環水、加藥控制以及清潔系統內部結垢。如此，雖可降低結垢的發生，但無法完全避免結垢問題、以及導電度上升的問題。
為避免循環水中離子濃度增加，影響系統效率，本發明運用電容去離子技術控制循環水中離子濃度，除能維持水循環系統之效能，亦能節省能源。
在此，本發明一實施樣態提供一種循環水處理系統，所述循環水處理系統包含一循環水迴路與一電容去離子單元。該循環水迴路由一儲槽與第二管路連接而組成，且該儲槽經由第一管路與一水源連接。該電容去離子單元設置在該循環水迴路之外，且分別經由第三管路與該第四管路以連接該第二管
路。另外，該循環水迴路經配置以使循環水經由該第三管路進入該電容去離子單元。其中，當該電容去離子單元進行一充電程序時，該循環水中的離子被該電容去離子單元吸附以達到去離子化，接著經由該第四管路返回該循環水迴路；當該電容去離子單元進行一放電程序時，該循環水接收該電容去離子單元釋放的離子，接著經由該第五管路排放。
本發明另一實施樣態提供一種循環水處理系統，所述循環水處理系統包含一循環水迴路、一前處理單元、以及一電容去離子單元。該循環水迴路，由一儲槽與第二管路連接而組成，且該儲槽經由第一管路與一水源連接。該前處理單元設置在該循環水迴路之外，且經由第三管路以連接該第二管路。該電容去離子單元設置在該循環水迴路之外，且經由第四管路以連接該前處理單元和經由第五管路以連接該第二管路。另外，該循環水迴路經配置以使循環水經由該第三管路進入該前處理單元以去除非離子的物質後，再經由該第四管路進入該電容去離子單元。其中，當該電容去離子單元進行一充電程序時，該循環水中的離子被該電容去離子單元吸附以達到去離子化，接著經由該第五管路返回該循環水迴路；當該電容去離子單元進行一放電程序時，該循環水接收該電容去離子單元釋放的離子，接著經由該第六管路排放。
100、200:循環水處理系統
102、202:循環水單元
104、206:電容去離子單元
204:前處理單元
106、208:第一管路
108、210:第二管路
110、212:第三管路
112、214:第四管路
114、216:第五管路
218:第六管路
圖1為本發明一實施例之循環水處理系統示意圖。
圖2為本發明另一實施例之循環水處理系統示意圖。
圖3係表示本發明一實施例之循環水的濃排水體濃度。
圖4係表示本發明一實施例之循環水的導電度。
為使 貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以實施例及配合說明，說明如後：為維持水循環系統之效能，本發明以低能耗電容去離子技術控制循環水中之離子，達到控制水循環系統水質之目的。
電容去離子技術主要驅動力為電場作用力，可依施加電壓方向分為充電程序及放電程序，充電程序為施加正電壓於兩片平行多孔性電極板，使循環水溶液中的陰離子與陽離子，分別儲存於相對應電性之多孔性電極板內的表面電雙層中。接著，再進入放電程序，可先將幫浦停止，同時施加負電壓於兩片平行多孔性電極板，使儲存於電極板表面的離子釋出至流道，接著將幫浦正向運轉，將流道中離子濃度較高的水溶液排出，且此操作過程能耗小於1.5kWh/m3。
藉由調整電容去離子模組(或單元)充電程序及放電程序之操作組合，將循環水分批進行處理，進行循環操作。在充電程序時，將循環水中之離子，分別儲存於相對應電性之多孔性電極板內的表面電雙層中，並將處理過後之水溶液迴流至循環水系統中。於放電程序中，將儲存於電極板表面的離子釋出至流道中水溶液，將離子濃度較高之水溶液排放至循環水系統之外，使水循環系統中的離子總量減少，進而控制循環水體導電度於一低值。藉由此發明方法，循環水體將不需要藉由頻繁的補水、排水來達到穩定系統循環水導電度
的目的，可減少補水量，進而減少需排放的水量，亦能減少水循環系統中的鈣離子與鎂離子，減少結垢物質。再者，能減少或避免加藥，減少對環境之汙染。
以下，藉由圖式與實施例說明本發明之循環水處理系統。
圖1為本發明一實施例之循環水處理系統示意圖。如圖1所示，循環水處理系統100包含循環水單元102與電容去離子單元104。在本實施例中，循環水單元102是一個儲槽，主要用於儲存循環水。電容去離子單元104或稱為電容去離子模組，主要利用前述電容去離子技術的原理，控制循環水單元102中循環水的水質。
循環水單元102具有第一管路106以及第二管路108；第一管路106與一水源(圖未顯示)連接，且第二管路108與循環水單元102形成一迴路。在本實施例中，第一管路106所連接之水源可以是自來水或再生水。
電容去離子單元104具有第三管路110、第四管路112以及第五管路114。第三管路110與第四管路112分別連接第二管路108。在本實施例中，電容去離子單元104內更包含彼此實體且電性連接之一離子濃度計(圖未顯示)與一個三通電磁閥(圖未顯示)。三通電磁閥分別實體連接第四管路112與第五管路114。
來自循環水單元102的循環水，一部份經由第二管路108返回循環水單元102，另一部份則經由第二管路108與第三管路110進入電容去離子單元104。當電容去離子單元104進行充電程序時，進入電容去離子單元104之循環水中的陰離子與陽離子，分別儲存於相對應電性之多孔性電極板(圖未顯示)內的表面電雙層中，去離子化後循環水經離子濃度計所測定的離子濃度若低於一預定值，則三通電磁閥會關閉第五管路114，讓去離子化之循環水由第四管路
112與第二管路108返回循環水單元102。當電容去離子單元104進行放電程序時，儲存於電極板表面的離子會釋出至電容去離子單元104內之循環水中，此時三通電磁閥會關閉第四管路112，讓去離子單元104內高離子濃度的循環水，直接經由第五管路114排放至循環水處理系統100之外，使循環水處理系統100中的離子總量減少，進而控制循環水體導電度於一預定值。另外，當離子濃度計對去離子化之循環水所測定的離子濃度大於一預定值，則三通電磁閥也會關閉第四管路112，而讓去離子化之循環水經由第五管路114排放至循環水處理系統100之外。
圖2為本發明另一實施例之循環水處理系統示意圖。如圖2所示，循環水處理系統200包含循環水單元202、前處理單元204、以及電容去離子單元206。在本實施例中，循環水單元202也是一個儲槽，主要用於儲存循環水。電容去離子單元206或稱為電容去離子模組，也是利用前述電容去離子技術的原理，控制循環水單元202中循環水的水質。
循環水單元202具有第一管路208以及第二管路210，其中第一管路208與一水源(圖未顯示)連接。第二管路210與循環水單元202形成一迴路。在本實施例中，第一管路208所連接之水源可以是自來水或再生水。
前處理單元204具有第三管路212、第四管路214，其中第三管路212連接第二管路210。前處理單元204主要是預先處理懸浮物或微生物，避免懸浮物或微生物降低後續電容去離子單元206的處理效率。
電容去離子單元206具有第五管路216、第六管路218，其中電容去離子單元206藉由第四管路214連接前處理單元204。在本實施例中，電容去離子單元206內更包含彼此實體且電性連接之一離子濃度計(圖未顯示)與一個
三通電磁閥(圖未顯示)。三通電磁閥分別實體連接第五管路216與第六管路218。
在本實施例中，來自循環水單元202的循環水，一部份經由第二管路210返回循環水單元202，另一部份則經由第二管路210與第三管路212進入前處理單元204，去除懸浮物或微生物等非離子的物質，再經由第四管路214進入電容去離子單元206。當電容去離子單元206進行充電程序時，進入電容去離子單元206之循環水中的陰離子與陽離子，分別儲存於相對應電性之多孔性電極板(圖未顯示)內的表面電雙層中，去離子化後循環水經離子濃度計所測定的離子濃度若低於一預定值，則三通電磁閥會關閉第六管路218，讓去離子化之循環水由第五管路216與第二管路210返回循環水單元202。當電容去離子單元206進行放電程序時，儲存於電極板表面的離子會釋出至電容去離子單元206內之循環水中，此時三通電磁閥會關閉第五管路216，讓去離子單元206內高離子濃度的循環水，直接經由第六管路218排放至循環水處理系統200之外，使循環水處理系統200中的離子總量減少，進而控制循環水體導電度於一預定值。另外，當離子濃度計對去離子化之循環水所測定的離子濃度大於一預定值，則三通電磁閥也會關閉第五管路216，而讓去離子化之循環水經由第六管路218排放至循環水處理系統200之外。
綜合上述，電容去離子模組(或單元)可自動化控制，除具低耗能、易操作之特性(<1.5kWh/m3)，亦能減少結垢物質，除了能降低系統管路堵塞之情形，亦能減少結垢對熱傳導效率之影響，減少因熱傳導效率下降所造成之系統運作耗電量的上升幅度。
另外，圖3係表示本發明一實施例之循環水的濃排水體濃度。如圖3所示，電容去離子模組(或單元)能吸附循環水中之離子，以排出離子濃度較高之水溶液，使水循環系統中的離子減少，不僅能維持循環水容納氣狀汙染物的能力，使循環水對空氣汙染物能維持處理效率，亦能減少更換循環水頻率，以及減少補水量，進而減少需排放的水量，具節能省水之優點。另外，可以減少防垢藥劑的用量。
另外，圖4係表示本發明一實施例之循環水的導電度。如圖4所示，電容去離子模組(或單元)不同於電子式、電場式等電化學防垢設備，其能吸附水循環系統中的離子，其中包含鈣離子與鎂離子，以減少結垢物質，亦能降低循環水中的離子濃度，以降低循環水之導電度。
由於電容去離子技術僅適用於帶電離子，為避免懸浮物堵塞或微生物於流道中，如前所述之本發明另一實施例亦於電容去離子模組(或單元)前端裝設前處理裝置，以延長電容去離子模組(或單元)的清洗頻率及使用年限。
本發明實為一具有新穎性、進步性及可供產業上利用者，應符合我國專利法專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈 鈞局早日賜准專利，至感為禱。
惟以上所述者，僅為本發明一實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，故舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
200:循環水處理系統
202:循環水單元
206:電容去離子單元
204:前處理單元
208:第一管路
210:第二管路
212:第三管路
214:第四管路
216:第五管路
218:第六管路
Claims (2)
- 一種循環水處理系統，包含：一循環水迴路，由一儲槽與第二管路連接而組成，其中該儲槽經由第一管路與一水源連接；以及一電容去離子單元，設置在該循環水迴路之外，且分別經由第三管路與該第四管路以連接該第二管路；其中，該循環水迴路經配置以使循環水經由該第三管路進入該電容去離子單元；其中，當該電容去離子單元進行一充電程序時，該循環水中的離子被該電容去離子單元吸附以達到去離子化，接著經由該第四管路返回該循環水迴路；其中，當該電容去離子單元進行一放電程序時，該循環水接收該電容去離子單元釋放的離子，接著經由該第五管路排放。
- 一種循環水處理系統，包含：一循環水迴路，由一儲槽與第二管路連接而組成，其中該儲槽經由第一管路與一水源連接；一前處理單元，設置在該循環水迴路之外，且經由第三管路以連接該第二管路；以及一電容去離子單元，設置在該循環水迴路之外，且經由第四管路以連接該前處理單元和經由第五管路以連接該第二管路； 其中，該循環水迴路經配置以使循環水經由該第三管路進入該前處理單元以去除非離子的物質後，再經由該第四管路進入該電容去離子單元；其中，當該電容去離子單元進行一充電程序時，該循環水中的離子被該電容去離子單元吸附以達到去離子化，接著經由該第五管路返回該循環水迴路；其中，當該電容去離子單元進行一放電程序時，該循環水接收該電容去離子單元釋放的離子，接著經由該第六管路排放。
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