專利名稱：水處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型的涉及一種水處理裝置，更具體地說涉及一種用對各種供水系統(tǒng)中的水進行消毒、抑制藻類和粘膜漿的形成、清除水垢以及預(yù)防腐蝕等多種處理的多功能水處理裝置。
背景技術(shù)：
在已有的許多供水系統(tǒng)中，如冷卻塔供水系統(tǒng)，生產(chǎn)用的冷卻水系統(tǒng)等等都需要進行水處理。水處理通常包括清除水垢、消毒、抑制藻類和粘膜漿以及防電極腐蝕。通常，水處理可根據(jù)上述單個或多個處理要求應(yīng)用不同的處理方法。眾所周知，在應(yīng)用化學(xué)處理方法的系統(tǒng)中，使用化學(xué)制品通常會引起環(huán)境污染等問題。對于具有針對性的水處理，例如，清除水垢，可用化學(xué)或物理處理方法，物理方法如電磁方法、靜電法和磁方法，但這些物理或化學(xué)方法不能從水中把鈣清除，反而讓鈣留在水中。對水的消毒，可應(yīng)用銅或其它金屬進行電解作用的消毒方法。通常，為提供可同時用于消毒、抑制藻類和粘膜漿處理，人們大多數(shù)都應(yīng)用變換電極極性的方法來防止在電極上形成水垢。盡管也有的人采取改變電解室的設(shè)計而不變換電極的極性，但是它們的設(shè)計并沒有解決消除水垢和防腐蝕的問題。
美國專利第5364512、5344531、4936979和4680114號揭示了一種電極極性變換的方法，以便防止在電極上形成水垢。然而，水垢或鈣從電極脫離后就留在了水中。
在美國專利第4525272號中，發(fā)明人提出了一種目的在于消毒的儀器設(shè)計。在該專利中，既沒有提到清除水垢的技術(shù)，也沒有提到如何防腐蝕。所提到的電極只是限于使用銅作為陽極和使用鐵絲網(wǎng)作為陰極。很明顯，銅電極是一個非永久性的防蝕消耗性陽極，一旦消耗完，需要替換。
在美國專利第4127467號中，發(fā)明人提供了一種有關(guān)電離室的結(jié)構(gòu)布置。在該電離室中，所用的電極是一個非永久性的消耗性不銹鋼電極。根據(jù)該專利中所附的結(jié)構(gòu)圖，不能找到可監(jiān)控看不見的電離室內(nèi)水垢的形成及其含量的裝置。在該專利說明書中，它也沒有提到不用拆除電離室就能從供水系統(tǒng)中清除水垢的工藝。此外，美國專利第4127467號也沒有說明具有進行消毒或防腐蝕的功能。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述的缺陷而提供一種具有消毒，抑制藻類和粘膜漿，消除水垢和防腐蝕等功能的水處理裝置。
實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是提供一種水處理裝置，包括陽極、陰極、安裝陽極的支架、直流供電電源和電解液盤，上述電源的正極連接到陽極，負極通過負極的返回電纜連接到陰極，一收集水垢的結(jié)網(wǎng)盤，該結(jié)網(wǎng)盤由網(wǎng)罩和支承網(wǎng)罩的支撐件組成，該結(jié)網(wǎng)盤的內(nèi)部形成一個小空間，在靠近或緊貼陰極的表面上安裝。
裝置還包括一可變電阻器，它串聯(lián)在直流供電電源負極和所述陰極之間的返回電纜上，用于調(diào)節(jié)供電電流。
所述陽極由至少一個電極組成，所述陽極的電極材料選自銅，銀、鋅、其他純金屬或合金中的一種或幾種，上述電極安裝在上述固定支架上。
所述銅、銀、鋅電極材料分別為含量99.9％或以上的純銅、純銀、純鋅。
所述陽極的電極材料選自鍍鉑的鈦、鍍鉑的鈮、磁鐵礦或石墨。
所述陽極的電極材料選自純銅、純銀、純鋅、鍍鉑的鈦、鍍鉑的鈮，磁鐵礦、石墨中幾種的組合。
所述固定支架上固定至少一個可裝卸的電極。
所述陰極的材料是至少一塊的鋼板或可防堿性侵蝕的其他導(dǎo)電金屬板。
所述電解液盤為鋼板制成的鋼箱，并用作為上述陰極，在該鋼箱內(nèi)相應(yīng)地設(shè)有與各鋼箱的內(nèi)表面緊貼的結(jié)網(wǎng)盤。
每一鋼箱的鋼板與供電電源負極之間的負極返回電纜上串聯(lián)有一可變電阻器。
所述結(jié)網(wǎng)盤可分由多個小塊結(jié)網(wǎng)板組裝成。
所述結(jié)網(wǎng)盤的網(wǎng)罩及支撐件是由非金屬材料，如塑料或其他不導(dǎo)電并適于浸漬的材料制成，它的周邊邊緣可由制成為框形結(jié)構(gòu)。
所述裝置還包括一安裝在電解液盤中的循環(huán)泵。
所述陰極為一個時，陽極安裝在遠離所述陰極的位置，陰極為多個時，陽極與各相對的陰極的距離基本相等。
所述陰極與陽極以相對間隔的方式安裝在固定支架的下部，所述水處理裝置還包括一具有一側(cè)敞開開口的塑盒，上述陰極可從敞開開口插入塑盒內(nèi)，所述結(jié)網(wǎng)盤蓋置在塑盒上并緊密地貼緊在陰極表面上，支架上的陽極位于結(jié)網(wǎng)盤上方，所述陽極和支架以及陰極和結(jié)網(wǎng)盤的組件與塑盒構(gòu)成一個整體。
所述電解液盤由塑料或其他非導(dǎo)電材料制成，所述電解液盤的形狀為方形、圓形、多邊形、圓錐形和開放的平板形、網(wǎng)狀或多孔狀的一種。
本實用新型的水處理裝置是應(yīng)用一種電解作用的方法對水進行處理。裝置的突出的優(yōu)點是設(shè)計了專門的陽極和陰極，以及用于收集水垢的可移動的水垢收集結(jié)網(wǎng)盤。水垢收集結(jié)網(wǎng)盤由非導(dǎo)電材料構(gòu)成并緊貼于陰極的表面，從而達到收集水垢的效果，并且可定期取出清除。陽極采用多電極型，各電極分別采用不同的材料制成。因此，應(yīng)用本實用新型的水處理裝置對供水系統(tǒng)的水進行處理可達到多種功能的處理效果。另外，陰極還可兼作電解液盤的本體以簡化本裝置的結(jié)構(gòu)。


圖1是本實用新型水處理裝置的實施例之一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是沿圖1中的A-A線所作的剖視圖；圖3是圖2的電解液盤的下部的局部放大圖；圖4是本實用新型水處理裝置的實施例之二的部件立體分解視圖；圖5是圖4的水處理裝置的部件裝配后的立體視圖；圖6是實施例之二的水處理裝置應(yīng)用于循環(huán)水冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
請參閱圖1至圖3，圖中分別示出了水處理裝置實施例之一的結(jié)構(gòu)布置示意圖、其一側(cè)的剖視圖和其底部處的局部放大圖。該水處理裝置包括一陽極1、一支架2、一陰極3、一直流供電電源4、一電解液盤5、一水垢收集的結(jié)網(wǎng)盤6和陰極之間的返回電纜7。在本裝置中，陽極1可由一個或多個電極組成。陽極1的電極數(shù)量是根據(jù)電解液的電阻率、電極的形狀、陽極勢場干擾因素和加在電極上的電壓以及電極大小而決定的。為了安全起見，由供電電源提供的并通過正電極和負電極的最大電壓一般可以限定在小于36伏特，如果所用的電解液的電阻率很大，可以增加陽極1的數(shù)量，或更改電極的形狀，以便降低電路的電阻，適應(yīng)電壓的極限。
所述陽極1的電極材料可以是不同的，以便實現(xiàn)不同的處理功能。為了消毒、抑制藻類和粘膜漿，陽極材料可選擇99.9％純銅、99.9％純銀、99.9％純鋅或其他適當(dāng)?shù)募兘饘倩蚝辖?。它們可以一起使用或有選擇地使用。若僅用于消毒的陽極材料的選擇，不必限定于銅、銀或鋅。用于連續(xù)地從水中消除水垢，所需要的陽極1的電極材料應(yīng)該是比用于消毒的消耗陽極1的電極材料更具有永久性。更具有永久性的陽極1的可以是鍍鉑的鈦、鍍鉑的鈮、磁鐵礦、石墨等等。這些電極材料在電流離開陽極表面時只有非常小的消耗或者無消耗。這種設(shè)計可以使用10-20年，而無須更換陽極。在用于消毒，抑制藻類和粘膜漿，消除水垢和防腐蝕等水的多功能綜合處理時，陽極的電極材料可選自純銅、純銀、純鋅與選自鍍鉑的鈦、鍍鉑的鈮、磁鐵礦、石墨的組合。在圖1中，示出了本實施例1水處理裝置所用的永久性陽極11，半永久陽極12，消耗陽極13。
支架2是用于安裝陽極的。為了便于陽極電極的替換，支架2具有各個電極可容易從其上拆卸的結(jié)構(gòu)。在上述所有的應(yīng)用中，防蝕消耗陽極1的支架2可設(shè)計成長方形或方形的，這完全取決于使用者的需要。最好，支架2為一個，并且固定在該支架2上的電極可容易裝卸以便于更換。
陰極3在電離工作時(過程中)只接受電流，在陰極3的表面將產(chǎn)生一個極化電位，由此陰極3可起到防腐蝕的作用。在正確地規(guī)定或控制的電流強度下，當(dāng)陰極3從陽極1接受電流時，陰極3表面的極化電位降到一個更低的負電勢上。陰極3是否起到部分的防腐蝕作用或全部的防腐蝕作用，是取決于電勢變動的數(shù)值。至于陰極3是否達到所需的極化電位，我們可用一個銅/硫酸銅參考電極進行量度或其他適當(dāng)參考電極進行量度。根據(jù)這個原理，陰極材料的選擇應(yīng)按照需要進行變動。
適用的陰極材料為金屬，如鋼板或鋼片，或者其它導(dǎo)電材料，然而應(yīng)考慮到陰極3可能受到堿性的侵蝕，也應(yīng)根據(jù)處理對象加以選擇。在消毒和清除水垢的情況下，一塊或多塊鋼片可用作陰極3。在防腐蝕情況中，受到防腐蝕保護的金屬表面可作為陰極3。
直流供電電源4為陽極1和陰極3提供電壓和電流。一般在陽極1和陰極3間施加的最大電壓為≤36V，超越此電壓值也是可行的，只要有充足的安全措施即可，不過應(yīng)盡量保持在36伏特以內(nèi)。供電電源4的正極連接到陽極1，負極通過負的返回電纜連接到陰極3。
電解液盤5可以是非金屬材料制成，例如塑料，也可以是金屬材料制成，例如鋼板。在本實施例中，所述電解液盤5由多塊鋼板制成一鋼箱5，當(dāng)然，也可由防堿性侵蝕的其他導(dǎo)電金屬板制成。在這種情況下，電解液盤5可作為水處理裝置的陰極而無須再另外設(shè)置陰極。此外，電解液盤5可有多種形狀，例如方形，圓形，多邊形，圓錐形和開放的平板形，網(wǎng)狀或多孔狀。
水垢收集的結(jié)網(wǎng)盤6原則上使用非金屬的材料，如塑料或其他不會傳導(dǎo)電流和適于浸漬的材料制作。水垢收集結(jié)網(wǎng)盤由網(wǎng)罩61及網(wǎng)罩支撐件62制成。網(wǎng)罩是由精細的網(wǎng)織物制成，具有液體能順利流通，而微粒物則不能通過。網(wǎng)罩支撐件是由不導(dǎo)電的塑料制造，其形狀是四周為框形。網(wǎng)罩是套在支撐件上，這樣便形成一個由網(wǎng)罩所包圍的一個扁平的小空間。這個小空間是收集和儲存水垢的地方?？赏ㄟ^螺栓、螺母、鎖銷、夾子等將其固定在靠近陰極3的表面。在本實施例中，陰極為5塊鋼板51、52、53等制成的鋼箱5，因此，結(jié)網(wǎng)盤6安置在鋼箱5內(nèi)并與鋼箱的各內(nèi)表面緊貼，與鋼板51、52、53的面積基板相同并。本實用新型的裝置在工作時，經(jīng)電解在結(jié)網(wǎng)盤6緊靠陰極或鋼板處的結(jié)網(wǎng)盤的內(nèi)部空間可收集到陰極表面形成的水垢S。也就是說，一旦直流電流開始從正電極流出，在水中的消毒金屬離子就會開始進入水中，鋼表面逐漸地被極化并起防腐蝕作用。當(dāng)它被充分地極化時，鋼就接受充分的防腐蝕作用。在極化的過程中，水垢S首先在陰極表面形成，逐漸地在鋼表面累積起來，累積的速度由進入鋼表面的電流量和總的電位偏移所決定，并由于水垢收集結(jié)網(wǎng)盤6十分接近或緊貼陰極或鋼板表面，在陰極表面形成的水垢通過收集結(jié)網(wǎng)盤6的網(wǎng)罩61而累積起來，并被收集在結(jié)網(wǎng)盤6的里面。當(dāng)結(jié)網(wǎng)盤中充滿水垢時，結(jié)網(wǎng)盤6可從水中取出進行處理。在結(jié)網(wǎng)盤可更換或經(jīng)處理后的可繼續(xù)使用。在水垢被清除后，在水中鈣的含量就會隨之減少，因為水垢在結(jié)網(wǎng)盤中的累積實際上是減少水中鈣的含量。此外，不管水中析出的鈣水垢的量是多少，水中鈣的含量都會減少。
在另一方面，結(jié)網(wǎng)盤6可由多個小塊網(wǎng)板組裝成一個結(jié)網(wǎng)盤，用于安置在鋼板或鋼箱的表面(作為陰極)或可防堿性侵蝕的其他導(dǎo)電金屬(作為陰極)的表面。由于陰極的大小取決于防腐功能的要求，當(dāng)防腐功能要求低時，陰極與水垢收集結(jié)網(wǎng)盤便可縮小。當(dāng)陰極或須防蝕的表面要求較大時，陰極及水垢收集結(jié)網(wǎng)盤可分為多塊，并與陰極組裝成一個盤的形狀。
負極的返回電纜7一般是從供電電源4連接到陰極，用來調(diào)節(jié)電流。每一鋼板分別串聯(lián)有返回電纜。當(dāng)受保護的表面是較大的或者是多個互相電隔離的區(qū)域，則需要多個負極的返回連線。如果需要，還可在裝置的鋼板51、52、53和供電電源負極之間的每一個負極的返回電纜上安裝一個可變電阻器8或其他電流調(diào)節(jié)元件來調(diào)節(jié)電流的分配，以便控制防腐蝕的水平。如圖1所示，此水處理裝置可以用于進行在鋼箱5中水的消毒，抑制藻類和粘膜漿的形成，同時清除水垢，防止鋼被腐蝕。在這樣的安排中，消毒消耗陽極13，材料如銅或銀的電極與永久性電極11或半永久性的電極12安裝在一起。這些電極被連到直流供電電源4的正極。電極和支架2安放在電解質(zhì)中的位置應(yīng)該離要防腐蝕的所有的鋼板表面越遠越好，并和各鋼板表面保持幾乎是相等的距離。當(dāng)所述理想位置不能實現(xiàn)時，應(yīng)調(diào)整回路電流或采用部分絕緣方法以使效應(yīng)接近一致。
所述裝置還可包括一安裝在電解液盤5中的循環(huán)水泵9以配合調(diào)整回路電流效應(yīng)。一旦接通直流電，在多個負極的返回電纜中的可變電阻器8可以調(diào)節(jié)，使得各個的鋼板表面都會獲得從陽極出來的合適分配的保護電流?？傊鲫帢O為一個時，陽極安裝在遠離陰極的位置，陰極為多個時，陽極應(yīng)與各相對的陰極的距離保持近似相等。若達不到上述要求，可使用循環(huán)水泵9來彌補。
在電解作業(yè)時，極化電位可通過銅/硫酸銅參考電極來測量，以便確定究竟鋼板表面是否充分極化和防腐蝕。在水中的消毒金屬離子水平可由任何標準實驗室試驗方法進行量度。控制陽極1和陰極之間的電流輸出的工藝，可以通過調(diào)節(jié)可變電阻器8來完成，或者通過變動陽極1的形狀和大小來獲得?？刂频拇胧┦请S著不同的應(yīng)用而變動，這在圖中沒有描繪出。
至于消毒、抑制藻類和粘膜漿，因防腐蝕已不是一個前題，這時的陰極可以減少到只剩一小塊的金屬板，以便容易移動。這一種水處理裝置可制成以下的簡化結(jié)構(gòu)。
請參閱圖4至圖6，圖中分別示出了水處理裝置的實施例之二的部件分解、裝配和應(yīng)用在循環(huán)水冷系統(tǒng)中的立體和平面視圖。在此實施例中，水處理裝置具有與實施例之一一樣功能的一些部件，例如它具有陽極10、支架20、陰極30、直流供電電源40、電解液盤50、可移動的結(jié)網(wǎng)盤60以及負的返回電纜70。只是，該裝置還包括一一側(cè)敞開或開口81的盒底80，該盒底是一塑料盤。此外，在支架20上，除了陽極10、它具有兩個電極101、102外，還有與陽極10以平行的方式安裝在陽極10之下的陰極30。結(jié)網(wǎng)盤60是平板形式的，可緊貼在陰極30的表面上。所述陰極及結(jié)網(wǎng)盤的組合件可從敞開的開口81插入盒底80中并使陽極及支架、陰極及結(jié)網(wǎng)盤與盒底80構(gòu)成一個整體。該水處理裝置可方便地置于作為循環(huán)水冷系統(tǒng)槽或蓄水池中應(yīng)用，如圖6所示。
圖4、5和圖1～3的主要區(qū)別在陰極設(shè)計。陰極30不是用鋼箱作為一個陰極，而是用一塊導(dǎo)電的金屬，如鋼片30，它具有同樣的功能。相似地，從陽極10出來的消毒金屬離子會起消毒作用，而水垢會被收集在塑料結(jié)網(wǎng)盤60中進行處理。這樣的裝置可以作為一個手提的裝置，能降低水的硬度并進行水質(zhì)消毒。如果將消毒陽極結(jié)合到這裝置中，則能完成如消毒、抑制藻類和粘膜漿等更多的功能。
裝置的工作原理是應(yīng)用電解方法，因此裝置的電極設(shè)計和材料選用是十分重要。結(jié)網(wǎng)盤主要的作用是收集水垢，它的構(gòu)造和安放位置也是很重要的。
在上述所有的應(yīng)用中，防蝕消耗性陽極的支架可設(shè)計成方便于電極的更換，這完全取決于使用的需要。
上述水處理裝置為適應(yīng)各種場合的應(yīng)用可以進行形狀上的變動，例如圓形、錐形、多邊形等。在形狀上的變動中，應(yīng)把收集水垢結(jié)網(wǎng)盤緊靠在陰極的表面上便于清除水垢，同時達到防腐蝕的目的。
本裝置不限于應(yīng)用在貯水池箱和配水系統(tǒng)、冷卻塔水系統(tǒng)、生產(chǎn)用水系統(tǒng)、鍋爐水系統(tǒng)、游泳池、泡水池、噴泉、水景飾物、地下水系統(tǒng)的處理等等，也可應(yīng)用于更廣大范圍。
權(quán)利要求1.一種水處理裝置，包括陽極、陰極、安裝陽極的支架、直流供電電源和電解液盤，上述電源的正極連接到陽極，負極通過負極的返回電纜連接到陰極，其特征在于還包括一收集水垢的結(jié)網(wǎng)盤，該結(jié)網(wǎng)盤由網(wǎng)罩和支承網(wǎng)罩的支撐件組成，該結(jié)網(wǎng)盤的內(nèi)部形成一個小空間，在靠近或緊貼陰極的表面上安裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理裝置，其特征在于裝置還包括一可變電阻器，它串聯(lián)在直流供電電源負極和所述陰極之間的返回電纜上，用于調(diào)節(jié)供電電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理裝置，其特征在于所述陽極由至少一個電極組成，所述陽極的電極材料選自銅，銀、鋅、其他純金屬或合金中的一種或幾種，上述電極安裝在上述固定支架上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水處理裝置，其特征在于所述銅、銀、鋅電極材料分別為含量99.9％或以上的純銅、純銀、純鋅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理裝置，其特征在于所述陽極的電極材料選自鍍鉑的鈦、鍍鉑的鈮、磁鐵礦或石墨。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理裝置，其特征在于所述陽極的電極材料選自純銅、純銀、純鋅、鍍鉑的鈦、鍍鉑的鈮，磁鐵礦、石墨中幾種的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的水處理裝置，其特征在于所述固定支架上固定至少一個可裝卸的電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的水處理裝置，其特征在于所述陰極的材料是至少一塊的鋼板或可防堿性侵蝕的其他導(dǎo)電金屬板。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理裝置，其特征在于所述電解液盤為鋼板制成的鋼箱，并用作為上述陰極，在該鋼箱內(nèi)相應(yīng)地設(shè)有與各鋼箱的內(nèi)表面緊貼的結(jié)網(wǎng)盤。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的水處理裝置，其特征在于每一鋼箱的鋼板與供電電源負極之間的負極返回電纜上串聯(lián)有一可變電阻器。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的水處理裝置，其特征在于所述結(jié)網(wǎng)盤可分由多個小塊結(jié)網(wǎng)板組裝成。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或11中任一項所述的水處理裝置，其特征在于所述結(jié)網(wǎng)盤的網(wǎng)罩及支撐件是由非金屬材料，如塑料或其他不導(dǎo)電并適于浸漬的材料制成，它的周邊邊緣可由制成為框形結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9或10中任一項所述的水處理裝置，其特征在于所述裝置還包括一安裝在電解液盤中的循環(huán)泵。
14.根據(jù)權(quán)利要求3或9所述的水處理裝置，其特征在于所述陰極為一個時，陽極安裝在遠離所述陰極的位置，陰極為多個時，陽極與各相對的陰極的距離基本相等。
15.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水處理裝置，其特征在于所述陰極與陽極以相對間隔的方式安裝在固定支架的下部，所述水處理裝置還包括一具有一側(cè)敞開開口的塑盒，上述陰極可從敞開開口插入塑盒內(nèi)，所述結(jié)網(wǎng)盤蓋置在塑盒上并緊密地貼緊在陰極表面上，支架上的陽極位于結(jié)網(wǎng)盤上方，所述陽極和支架以及陰極和結(jié)網(wǎng)盤的組件與塑盒構(gòu)成一個整體。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的水處理裝置，其特征在于所述電解液盤由塑料或其他非導(dǎo)電材料制成。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的水處理裝置，其特征在于所述電解液盤的形狀是方形、圓形、多邊形、圓錐形和開放的平板形、網(wǎng)狀或多孔狀之一。
專利摘要一種水處理裝置，包括陽極、陰極、安裝陽極的支架、直流供電電源和電解液盤，上述電源的正極連接到陽極，負極通過負極的返回電纜連接到陰極，一收集水垢的結(jié)網(wǎng)盤，該結(jié)網(wǎng)盤由網(wǎng)罩和支承網(wǎng)罩的支撐件組成，該結(jié)網(wǎng)盤的內(nèi)部形成一個小空間，在靠近或緊貼陰極的表面上安裝。本裝置具有處理功能齊全的優(yōu)點，并可按需靈活性使用電極。
文檔編號C02F1/461GK2632069SQ0326588
公開日2004年8月11日 申請日期2003年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月6日
發(fā)明者胡安華 申請人:馬士科技有限公司