專(zhuān)利名稱(chēng)：清潔循環(huán)水的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及循環(huán)水的清潔設(shè)備，該設(shè)備能將包含在用于辦公室設(shè)備、制造設(shè)備等或用作空調(diào)中冷凝器和冷卻塔之間的循環(huán)水的冷卻水中的水垢電除出。
背景技術(shù)：
圖9示出了空調(diào)系統(tǒng)。如該圖中所示，空調(diào)64包括用于壓縮氣態(tài)致冷劑的壓縮機(jī)(未顯示)；用于通過(guò)冷卻水將壓縮的氣態(tài)致冷劑冷卻以轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)制冷劑的冷凝器66 ；和蒸發(fā)器(未顯示)，在通過(guò)膨脹閥降低液態(tài)制冷劑的壓力后該液態(tài)制冷劑流入該蒸發(fā)器。該冷凝器66設(shè)置在冷卻槽70中，以將該冷凝器66內(nèi)流動(dòng)的致冷劑冷卻。冷卻塔68包括圓柱形塔身72和設(shè)置在該塔身下面的水接收浴74，該冷卻塔通過(guò)循環(huán)冷卻水向冷·卻槽70供應(yīng)冷卻水。該水接收浴74和冷卻槽70通過(guò)供給管線76連接在一起，以便可以將水接收浴74中的循環(huán)水輸送到該冷卻槽70。將具有多個(gè)通道的注入裝置78引入該塔身72，循環(huán)水和冷卻空氣流經(jīng)該注入裝置78。為了將循環(huán)水噴到該注入裝置78上，將噴嘴80連接到該塔身72上。該噴嘴80通過(guò)回流管線82連接到該冷卻槽70上，從而可以通過(guò)設(shè)置在供給管線76中的循環(huán)泵84將冷卻槽70中的循環(huán)水供應(yīng)給該噴嘴80。由噴嘴80噴到注入裝置78上的循環(huán)水流經(jīng)該注入裝置78內(nèi)部形成的多個(gè)通道，然后落入該水接收浴74。如上所述，用于循環(huán)水通過(guò)的循環(huán)水通道由冷卻塔68、冷卻槽70、供給管線76和回流管線82形成，其中該塔和浴通過(guò)供應(yīng)和回流管線連接，可以通過(guò)操作循環(huán)泵84讓水流經(jīng)該循環(huán)水通道。設(shè)置在塔身72中的鼓風(fēng)機(jī)86在該塔身72中產(chǎn)生氣流，以至該氣流進(jìn)入塔身72的底部，然后在與循環(huán)水的流動(dòng)相反的方向上流經(jīng)注入裝置78內(nèi)的通道。這樣，使循環(huán)水通過(guò)循環(huán)水與空氣的直接接觸進(jìn)行熱交換，以及通過(guò)利用該循環(huán)水的蒸發(fā)潛熱而冷卻。為了再注滿由于循環(huán)水的蒸發(fā)造成的減少的循環(huán)水，通過(guò)再注入管線90將冷卻水添加到塔身72中，該再注入管線90可以通過(guò)浮球88進(jìn)行開(kāi)啟或關(guān)閉。然而，循環(huán)水不斷地從冷卻塔68中蒸發(fā)掉，因?yàn)槔鋮s塔68利用水的蒸發(fā)潛熱以將上述用于冷卻的循環(huán)水冷卻。在冷卻塔68中用作循環(huán)水的自來(lái)水和地下水通常包含金屬離子如鈣、鎂和溶解的二氧化硅。如上所述，將自來(lái)水和地下水連續(xù)地添加到由于自身的蒸發(fā)而減少的循環(huán)水中。因此，包含在循環(huán)水中的金屬離子的濃度將逐漸地升高。具體地，在開(kāi)始使用時(shí)具有100-200微Siemens/厘米(u S/cm)的導(dǎo)電率的自來(lái)水在運(yùn)行幾天到一周的時(shí)間內(nèi)將具有IOOOil S/cm或更高的提高的導(dǎo)電率。然后金屬離子將聚集形成水垢，通過(guò)粘附到冷凝器66的熱交換表面而導(dǎo)致傳熱效率的降低，同時(shí)通過(guò)粘附到管道(循環(huán)水流經(jīng)該管道)的內(nèi)表面上而導(dǎo)致冷卻水的流動(dòng)阻力的增加。此外，大量污染性有機(jī)體，如藻類(lèi)、Legionella菌等，可能在循環(huán)水中生長(zhǎng)，并且與來(lái)自冷卻塔的水霧形式的循環(huán)水一起散播，導(dǎo)致在冷卻塔周?chē)ぷ骰蛟谄涓浇Ａ舻娜藛T的健康問(wèn)題。為了解決上述問(wèn)題，已經(jīng)采取了一種措施，其中將自來(lái)水或地下水添加到循環(huán)水中以降低金屬離子的濃度，從而防止水垢的形成。然而，在自來(lái)水或地下水昂貴的區(qū)域，這樣將不利地增加循環(huán)水的成本，并且又會(huì)增加空調(diào)的運(yùn)行與維護(hù)成本。因此，在商業(yè)處所不能獲得低成本的自來(lái)水或地下水的情況下，已經(jīng)采取了另一種措施，其中通過(guò)添加化學(xué)物質(zhì)已經(jīng)控制了循環(huán)水的導(dǎo)電率，這樣可以防止水垢在冷凝器的熱交換表面和管道的內(nèi)表面上的粘附。然而，必須將這些化學(xué)物質(zhì)周期性地添加到循環(huán)水中，并導(dǎo)致甚至在這種情況下更高的成本。另外，通過(guò)添加化學(xué)物質(zhì)到循環(huán)水中不能完全地防止水垢在冷凝器的熱交換表面和管道的內(nèi)表面上的粘附。因此，除去粘附的水垢，以及相關(guān)的成本和工作仍然是需要的，盡管除去操作的間隔可以擴(kuò)大?！るS著藻類(lèi)和細(xì)菌的傳播，已經(jīng)采取了另一種措施，其中將抗微生物劑添加到循環(huán)水中。然而，從長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)來(lái)看，這不能抑制藻類(lèi)和細(xì)菌的傳播，并且傳播的藻類(lèi)和細(xì)菌可能與抗微生物劑等一起從冷卻塔傳播到空氣中，導(dǎo)致空氣污染。為了解決上述問(wèn)題，已經(jīng)提出了各種能夠通過(guò)電解從循環(huán)水中將金屬離子電除去的清潔設(shè)備，如在日本未審專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)2001-259690、4-18982、61-181591、58-35400、2001-137891,9-103797,2001-137858,9-38668,11-114335 等等中所述。已經(jīng)提出了這種清潔設(shè)備的一個(gè)實(shí)例，一種包括以下裝置的清潔設(shè)備具有彼此以面對(duì)面方式放置的電極板的電極板裝置；和具有該電極板裝置的電解清潔箱，其中將循環(huán)水引入該電解清潔箱,并向該電極板施加正和負(fù)電壓，從而使包含在循環(huán)水中的金屬離子以水垢形式沉淀在陰極板的表面上，并從而從循環(huán)水中除去金屬離子。參考文獻(xiàn)I :日本未審專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)2001-259690參考文獻(xiàn)2 :日本未審專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)4-18982參考文獻(xiàn)3 :日本未審專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)61-181591參考文獻(xiàn)4 :日本未審專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)58-35400參考文獻(xiàn)5 :日本未審專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)2001-137891參考文獻(xiàn)6 :日本未審專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)9-103797參考文獻(xiàn)7 :日本未審專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)2001-137858參考文獻(xiàn)8 :日本未審專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)9-38668參考文獻(xiàn)9 :日本未審專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)11-114335發(fā)明公開(kāi)然而，在這類(lèi)清潔設(shè)備的長(zhǎng)期操作過(guò)程中，沉淀在陰極板表面上的水垢的量很可能隨時(shí)間增加，結(jié)果可能阻斷電流并且因此將減弱循環(huán)水的清潔性能。因此，當(dāng)水垢沉積并達(dá)到或超過(guò)某個(gè)水平時(shí)，服務(wù)人員必須從清潔設(shè)備上拆下陰極板并從電極板上物理除去水垢。這造成清潔設(shè)備繁重的運(yùn)行和維護(hù)的問(wèn)題，同時(shí)增加了成本。為了解決這些問(wèn)題，一種提出的清潔設(shè)備使陰極和陽(yáng)極板的極性自動(dòng)地定期變換，從而將粘附在陰極板表面上的水垢剝離。然而，這種清潔設(shè)備仍然要求服務(wù)人員通過(guò)刮擦將已粘附在陰極板表面上的水垢除去，因?yàn)橐呀?jīng)牢牢粘附在電極板表面上的水垢不能完全地被剝離并且部分地保留，保留的水垢將增長(zhǎng)，然后阻斷電流，并從而不能清潔循環(huán)水。因此，除成本以外，這種清潔設(shè)備也需要繁重的設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)。此外，這類(lèi)清潔設(shè)備通常使用由這樣的材料組成的電極板，該材料包含昂貴的稀有金屬，如Pt，或者是很可能迅速消耗的材料，如Al、SUS和Fe。因此，用于建造和維護(hù)設(shè)備的顯著增加的成本仍然存在。本發(fā)明涉及提供清潔循環(huán)水的方法，該方法降低了與運(yùn)行和維護(hù)有關(guān)的成本，同時(shí)不使用清潔操作，如從電解清潔箱中拆下電極板然后清潔和除去電解清潔箱內(nèi)的水垢。本發(fā)明還涉及提供用于這種方法的設(shè)備。本發(fā)明涉及清潔循環(huán)水的方法，包括以下步驟讓待清潔的循環(huán)水在彼此以面對(duì)面方式放置的電極板之間流動(dòng)，在該電極板之間施加電壓，并且使循環(huán)水中所含的一種或多種金屬離子通過(guò)電解沉淀到陰極板上以清潔該循環(huán)水?！け疚乃褂玫碾姌O板是鈦板。此外，所需的電流量流動(dòng)，同時(shí)，通過(guò)提高施加到陽(yáng)極氧化的氧化物層上的電壓，強(qiáng)制性地讓在陽(yáng)極板的表面上形成的陽(yáng)極氧化的氧化物層經(jīng)受介電擊穿。另外，可以定期地對(duì)在電極板之間施加的電壓進(jìn)行極性轉(zhuǎn)換。還可以通過(guò)提供恒定電流提高所施加的電壓至足以防止陽(yáng)極氧化的氧化物層的形成。在這種情況下，優(yōu)選電極板之間的電流在相對(duì)陽(yáng)極板的單位面積(即Im2) 0. 1-20安培(A)的范圍內(nèi)，因?yàn)樾∮?. Ikfm2的電流不能充分地清潔循環(huán)水，而大于20A/m2將引起電極板的迅速侵蝕并且使電極板變得不可用。此外，當(dāng)循環(huán)水的導(dǎo)電率高于預(yù)定值時(shí)可以增大電極板之間的電流，而當(dāng)循環(huán)水的導(dǎo)電率低于預(yù)定值時(shí)可以減小電極板之間的電流。優(yōu)選循環(huán)水的導(dǎo)電率的預(yù)定值在500-1000 u S/cm 的范圍內(nèi)?；蛘?，當(dāng)循環(huán)水的氧化還原電位率高于預(yù)定值時(shí)可以提高電極板之間的電流，而當(dāng)循環(huán)水的氧化還原電位率低于預(yù)定值時(shí)可以降低電極板之間的電流。優(yōu)選循環(huán)水的氧化還原電位的預(yù)定值在正一百(+100)至負(fù)一百(-100) mV的范圍內(nèi)。本發(fā)明還涉及用于循環(huán)水的清潔設(shè)備，包括用于接收待清潔的循環(huán)水并排出該循環(huán)水的清潔箱；放置在該清潔箱中的一個(gè)或多個(gè)第一電極板；放置在該清潔箱中并與該第一電極板相距預(yù)定的空間的一個(gè)或多個(gè)第二電極板；以及用于在該第一電極板和第二電極板之間施加DC電壓的DC電源。根據(jù)本發(fā)明的第一和第二電極板是鈦板。該DC電源輸出DC電壓，以便通過(guò)介電擊穿將該第一電極板或第二電極板表面上形成的陽(yáng)極氧化的氧化物層剝離并除去。此外，用于循環(huán)水的清潔設(shè)備可以進(jìn)一步包含極性轉(zhuǎn)換裝置，能夠定期地轉(zhuǎn)換通過(guò)DC電源施加在該第一電極板和第二電極板之間的電壓的極性。或者，可以使用恒流電源作為用于循環(huán)水的清潔裝置中的DC電源。該恒流電源優(yōu)選能夠提供第一電極板和第二電極板之間的恒定電流，該恒定電流在相對(duì)于用作陽(yáng)極的電極板的單位面積(Im2) 0. 1-20安培/的范圍內(nèi)。此外，用于循環(huán)水的清潔裝置還可以包括用于測(cè)量循環(huán)水的導(dǎo)電率的導(dǎo)電計(jì)；和電流控制裝置，當(dāng)通過(guò)導(dǎo)電計(jì)獲得的循環(huán)水的導(dǎo)電率高于預(yù)定值時(shí)，該電流控制裝置通過(guò)提高DC電源的輸出電壓增大電極板之間的電流，當(dāng)通過(guò)導(dǎo)電計(jì)獲得的循環(huán)水的導(dǎo)電率低于預(yù)定值時(shí)，通過(guò)降低DC電源的輸出電壓減小電極板之間的電流。
優(yōu)選地，循環(huán)水的導(dǎo)電率的預(yù)定值在500-1000 ii S/cm的范圍內(nèi)?；蛘?，用于循環(huán)水的清潔裝置還可以包括用于測(cè)量循環(huán)水的氧化還原電位的氧化還原電位測(cè)量計(jì)(0RP測(cè)量計(jì));和電流控制裝置，當(dāng)通過(guò)ORP測(cè)量計(jì)獲得的循環(huán)水的氧化還原電位高于預(yù)定值時(shí)，該電流控制裝置通過(guò)提高DC電源的輸出電壓增大電極板之間的電流，當(dāng)通過(guò)ORP測(cè)量計(jì)獲得的循環(huán)水的氧化還原電位低于預(yù)定值時(shí)，通過(guò)降低DC電源的輸出電壓減小電極板之間的電流。優(yōu)選地，循環(huán)水的氧化還原電位的預(yù)定值在正一百(+100)到負(fù)一百(-100) mV的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在負(fù)五十(-50)到零(0)mV的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明，使陽(yáng)極板的表面上形成的陽(yáng)極氧化的氧化物層進(jìn)行強(qiáng)制性地介電擊穿，從而電流以足以除去水垢的量流經(jīng)循環(huán)水，同時(shí)防止陽(yáng)極氧化的氧化物層的形成。結(jié)果·是，可以有效地除去包含在循環(huán)水中的水垢，并且可以將循環(huán)水的導(dǎo)電率保持在所需的范圍內(nèi)。此外，根據(jù)本發(fā)明，可以有效地實(shí)現(xiàn)運(yùn)行和維護(hù)中的成本降低，因?yàn)楫?dāng)該清潔設(shè)備包括能夠定期地轉(zhuǎn)換施加在電極板之間的電壓的極性的極性轉(zhuǎn)換裝置時(shí)，不需要維護(hù)且不需要服務(wù)人員的清潔而將在電極板的表面上形成并且粘附其上的水垢除去。此外，根據(jù)本發(fā)明，可以有效地使用鈦板，因?yàn)楫?dāng)施加在電極板之間的電壓定期地轉(zhuǎn)換其極性時(shí)，彼此以面對(duì)面方式放置的兩個(gè)電極板幾乎同樣地被消耗，沒(méi)有過(guò)度地消耗其中一個(gè)電極板。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)循環(huán)水的導(dǎo)電率高于預(yù)定值時(shí)，通過(guò)增大電極板之間的電流可以有效地除去包含在循環(huán)水中的水垢，導(dǎo)致陽(yáng)極板的表面上形成的陽(yáng)極氧化的氧化物層的強(qiáng)制性介電擊穿，并因此使電流以足以除去水垢的量流經(jīng)循環(huán)水，同時(shí)防止陽(yáng)極氧化的氧化物層的形成。另一方面，當(dāng)循環(huán)水的導(dǎo)電率低于預(yù)定值時(shí)，通過(guò)降低電極板之間的電流的量可以有效地抑制電極板的消耗。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)循環(huán)水的氧化還原電位高于預(yù)定值時(shí)，通過(guò)增大電極板之間的電流的量可以有效地除去包含在循環(huán)水中的水垢，導(dǎo)致陽(yáng)極板的表面上形成的陽(yáng)極氧化的氧化物層的強(qiáng)制性介電擊穿，并因此使電流以足以除去水垢的量流經(jīng)循環(huán)水，同時(shí)防止陽(yáng)極氧化的氧化物層的形成。另一方面，當(dāng)循環(huán)水的氧化還原電位低于預(yù)定值時(shí)，通過(guò)降低電極板之間的電流量可以有效地抑制電極板的消耗。附圖簡(jiǎn)述圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的用于清潔冷卻塔中的循環(huán)水的設(shè)備。圖2示出了用于圖I的清潔設(shè)備的電極板裝置。圖3示出了包括在圖I的清潔設(shè)備中的空調(diào)系統(tǒng)。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的用于冷卻塔中的循環(huán)水的清潔設(shè)備的控制方案。圖5是示出施加在電極板之間的電壓和導(dǎo)電率或氧化還原電位的關(guān)系的曲線圖。圖6是示出導(dǎo)電率和氧化還原電位相對(duì)于電壓偏差的變化的曲線圖。圖7是示出電流密度的量(A/m2)和導(dǎo)電率(ii S/cm)的降低速度的關(guān)系的曲線圖。圖8是示出導(dǎo)電率和氧化還原電位相對(duì)于電流偏差的變化的曲線圖。圖9示出了空調(diào)系統(tǒng)。
本發(fā)明的最佳實(shí)施方式圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的用于冷卻塔中的循環(huán)水的清潔設(shè)備。圖2示出了用于圖I示出的清潔設(shè)備的電極板裝置。在這種圖中，數(shù)字10對(duì)應(yīng)于清潔設(shè)備，這一清潔設(shè)備10包括電解清潔箱12 ;包括在該電解清潔箱12中的電極板裝置14 ;和用于向該電極板裝置14提供DC電流的DC電源16。該電解清潔箱12由箱子形式的容器構(gòu)成。在底部18且接近該電解清潔箱12的側(cè)面部分的位置設(shè)置進(jìn)水口 22。該進(jìn)水口 22接收循環(huán)水，該循環(huán)水通過(guò)供水泵20從以下描述的冷卻塔68的水接收槽74中排出。該電解清潔箱12和供水泵20的大小或容量根據(jù)冷卻塔68的大小或容量確定。·該電極板裝置14包括多個(gè)第一電極板24和多個(gè)第二電極板26，它們以并行方式交替地放置，板之間相距預(yù)定的空間。該電極板裝置14的大小根據(jù)打算使用的冷卻塔的大小或容量確定。該電極板裝置14的第一電極板24和第二電極板26分別連接到DC電源16的陽(yáng)極和陰極輸出端。該DC電源16由DC穩(wěn)定的電源構(gòu)成，該DC穩(wěn)定電源能夠提供相對(duì)于一個(gè)第一電極板24的單位面積(m2)大約0. I-大約20安培的電流。兩個(gè)平行溢流隔板30相距預(yù)定的空間幾乎垂直地排列在進(jìn)水口 22的遠(yuǎn)側(cè)以及電解清潔箱12的側(cè)面部分28和電極板裝置14之間。在垂直方向上，一個(gè)隔板略微不與另一個(gè)對(duì)齊放置。將用于排出清潔的循環(huán)水的出口 32設(shè)置在電解清潔水槽12的側(cè)面部分28的上部，在與設(shè)置溢流隔板30相同的一側(cè)上。將用于測(cè)量循環(huán)水的導(dǎo)電率的導(dǎo)電計(jì)34設(shè)置在電解清潔水槽12的側(cè)面部分28和溢流隔板30之間接近出口 32的位置。將該導(dǎo)電計(jì)34連接到報(bào)警設(shè)備38上，以便當(dāng)循環(huán)水的導(dǎo)電率大于或等于預(yù)定值時(shí)報(bào)警燈40打開(kāi)或報(bào)警蜂鳴器42發(fā)聲。將浮球開(kāi)關(guān)36連接到該電解清潔箱12的上部。如果水垢已經(jīng)在接收槽44的過(guò)濾部件60中聚集并且已經(jīng)引起已處理的水的流動(dòng)阻力，從而阻止該已處理的水流出該電解清潔箱12，那么通過(guò)該浮球開(kāi)關(guān)36，報(bào)警燈40將打開(kāi)或者報(bào)警蜂鳴器42將發(fā)聲。將接收水槽44放置在電解清潔箱12的下面，以臨時(shí)盛裝在該電解清潔箱12中清潔過(guò)的循環(huán)水。出口 32通過(guò)排水管線46與接收槽44連接。將抽空泵48設(shè)置在接收槽44附近，以將裝在接收槽44中的清潔的循環(huán)水輸送回到冷卻塔68。將浮球開(kāi)關(guān)50設(shè)置在接收槽44中，這樣，當(dāng)接收槽44中的循環(huán)水高于或等于預(yù)定水平時(shí)，通過(guò)操作抽空泵48，裝在接收槽44中的循環(huán)水將返回到冷卻塔68中。將排放口 52設(shè)置在電解清潔箱12的底部18的中心位置或其附近，以通過(guò)該排放口 52排放除去的水垢。電解清潔箱12的底部18向下傾斜至排放口 52，該傾角在25-35度的范圍內(nèi)。將排放裝置54設(shè)置在清潔箱12的底部18外面的排放口 52的位置，滿足該排放裝置方向向下。該排放裝置54包括門(mén)控裝置或者排放閥56，其門(mén)控定時(shí)和持續(xù)時(shí)間通過(guò)門(mén)控計(jì)時(shí)器58進(jìn)行控制。該排放裝置54的出口是打開(kāi)的，沒(méi)有與其它管線連接。將過(guò)濾部件60設(shè)置在緊靠排放裝置54下面和接收槽44上面的位置，以分離出隨循環(huán)水排出的水垢。
排放裝置54的容量滿足，當(dāng)電解清潔箱12充滿預(yù)定水平的水并且排放閥56完全打開(kāi)時(shí)，排放水的最大流率可以等于或大于30升/分種。接下來(lái)，將在以下參照?qǐng)D3和4描述用于冷卻塔中循環(huán)水的清潔設(shè)備的操作。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的包括圖I所示的清潔設(shè)備的空調(diào)系統(tǒng)，圖4示出了用于冷卻塔中循環(huán)水的清潔設(shè)備的控制方案。通過(guò)操作供水泵20將循環(huán)水從冷卻塔68的水接收槽74中泵出，然后通過(guò)電解清潔水槽12的進(jìn)水口 22提供給電解清潔箱12。所供應(yīng)的循環(huán)水浸沒(méi)電極板裝置14，越過(guò)溢流隔板30，通過(guò)出口 32從電解清潔箱12溢出，并進(jìn)入接收槽44。調(diào)節(jié)該接收槽44中的浮球開(kāi)關(guān)50使其在預(yù)定水平上接通。因此，當(dāng)接收槽44中·的循環(huán)水達(dá)到該預(yù)定水平時(shí)，浮球開(kāi)關(guān)50接通，并且接著抽空泵48開(kāi)始運(yùn)行。結(jié)果是，通過(guò)抽空泵48將流入接收槽44的循環(huán)水輸回到冷卻塔68的水接收槽74中。當(dāng)DC電源16在電解清潔箱12充滿循環(huán)水的情況下開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，分別將正電壓和負(fù)電壓施加到第一電極板24和第二電極板26上。包含在循環(huán)水中的金屬離子，如鈣，鎂和溶解的二氧化硅，被吸到第二電極板26上，并因此在其表面上被還原，導(dǎo)致水垢在第二電極板26的表面上或其附近沉淀，以逐漸減少循環(huán)水中的這些陽(yáng)離子。在這個(gè)實(shí)施方案中，使用恒定電流DC電源作為DC電源。在第一電極板24和第二電極板26之間流動(dòng)的恒定電流在用作陽(yáng)極的第一電極板24的表面形成陽(yáng)極氧化的氧化物層，因此該第一電極板24的表面電阻增大。在電阻增大的同時(shí)，施加到該第一電極板24的表面上的陽(yáng)極氧化的氧化物層的電壓將與這一增大的電阻成比例增加，并讓該第一電極板24的表面上的陽(yáng)極氧化的氧化物層經(jīng)受介電擊穿。結(jié)果，該陽(yáng)極氧化的氧化物層從第一電極板24上剝離，第一電極24的表面電阻減小。在通過(guò)電解連續(xù)地清潔循環(huán)水一段時(shí)間之后，水垢將在第二電極板26的表面上或其附近沉淀，并且作為渣狀物質(zhì)逐漸地在電解清潔水槽12的底層18上聚集。根據(jù)用于控制閥56的操作定時(shí)和保持時(shí)間的預(yù)定設(shè)置，在經(jīng)過(guò)預(yù)定的操作時(shí)間之后，門(mén)控計(jì)時(shí)器58打開(kāi)排放閥56，結(jié)果，通過(guò)流經(jīng)排放裝置54，電解清潔水槽12中的循環(huán)水與聚集在底層18上的水垢一起被排出。通過(guò)濾過(guò)過(guò)濾部件60除去排出的循環(huán)水中的水垢，所得循環(huán)水進(jìn)入接收槽44。排放閥56在經(jīng)過(guò)預(yù)定的保持時(shí)間之后關(guān)閉，并將電解清潔箱12再注滿循環(huán)水。當(dāng)聚集一定量的時(shí)候，將過(guò)濾部件60上殘留的水垢順序地從該過(guò)濾部件60中轉(zhuǎn)移并除去。放置在電解清潔箱12的出口附近的導(dǎo)電計(jì)34不斷地監(jiān)測(cè)循環(huán)水的導(dǎo)電率。如果循環(huán)水的導(dǎo)電率變得大于或者等于預(yù)定值，告警設(shè)備38運(yùn)行以便開(kāi)啟報(bào)警燈40并使報(bào)警蜂鳴器42發(fā)聲。連接到電解清潔箱12的上部的浮球開(kāi)關(guān)36監(jiān)測(cè)由于接收水槽44的過(guò)濾部件60上的水垢的積聚引起的已處理的水的流動(dòng)阻力。如果流動(dòng)阻力變得大于或者等于預(yù)定值，水位因而上漲至浮球開(kāi)關(guān)36的水平，導(dǎo)致報(bào)警燈40開(kāi)啟和報(bào)警蜂鳴器42發(fā)聲。
實(shí)施例實(shí)施例I
將冷凍容量為120噸的冷卻塔中的循環(huán)水從循環(huán)通道中抽出，通過(guò)流經(jīng)根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備進(jìn)行清潔，然后送回至該循環(huán)通道。用于根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的電極板裝置14由七十二(72)個(gè)鈦板組成，該鈦板具有300mm的寬度,600mm的高度和Imm的厚度。將三十六(36)個(gè)板定向使其面向另外三十六
(36)個(gè)鈦板,板之間的間距為24mm。使用恒定電流DC電源作為DC電源16，以向電極板裝置14提供六安培的恒定電流。如圖5所示，在初始期間，電極板之間的電壓是0. 5V，并且來(lái)源于該恒定電流DC電源提供的電極板之間的恒定電流。然而，該電壓隨著陽(yáng)極板表面上形成的陽(yáng)極氧化的氧化物層的電阻的增加而逐漸地增加，最后高達(dá)18V。一旦該電壓已達(dá)到這個(gè)值，使該陽(yáng)極氧化的氧化物層經(jīng)受介電擊穿然后剝離，導(dǎo)致電阻的減小，從而電極板之間的電壓下降至大約15V。電極板之間的電阻沒(méi)有進(jìn)一步下降，然后陽(yáng)極氧化的氧化物層開(kāi)始再生。這樣，陽(yáng)極氧化的氧化物層的產(chǎn)生、擊穿和剝離的循環(huán)不斷重復(fù)?！?br> 在這一實(shí)施例中，如圖6所示，循環(huán)水的導(dǎo)電率在最初為IOOOii S/cm，然后逐漸地降低并穩(wěn)定在700-850 u S/cm。同樣地，如圖6所示，氧化還原電位最初為470mV，然后逐漸地降低并穩(wěn)定在負(fù)六十(_60)mV。對(duì)聚集在電解清潔箱的底部的渣狀物質(zhì)進(jìn)行分析并發(fā)現(xiàn)其主要組分包括二氧化硅、鈣和鎂，以及經(jīng)受介電擊穿的氧化鈦。實(shí)施例2以與實(shí)施例I中描述的相同的方式進(jìn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn)，不同在于電極板之間流動(dòng)的電流密度在三個(gè)水平上變化，即0. Ixak/m2,1. Amkfm2和2. ImA/m2。圖7示出了循環(huán)水的導(dǎo)電率。這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明較高的電流密度在較短的時(shí)間里降低循環(huán)水的導(dǎo)電率。實(shí)施例3在實(shí)施例I描述的情況下連續(xù)操作一星期后，變換極性并繼續(xù)操作，結(jié)果，牢牢粘附在陽(yáng)極(之前為陰極)表面上的水垢剝離并沉積在電解槽的底部。然后在相同的情況下繼續(xù)該操作一周，水垢牢牢地粘附到陰極的表面，就像初始操作那樣。然而，可以預(yù)料進(jìn)一步的連續(xù)操作將使水垢牢牢地粘附在陰極，從而使水垢的回收變得困難，或者由于電阻的原因降低水垢粘附的效率。因此，通過(guò)每隔一周交替地變換極性來(lái)繼續(xù)該操作。結(jié)果，粘附在陰極的水垢有效地被剝離，然后與通過(guò)介電擊穿剝離的陽(yáng)極氧化的氧化物層一起沉積在電解清潔箱12的底部。重復(fù)這樣的極性變換使得牢牢粘附在陰極上的水垢能夠有效地被剝離并再循環(huán)，并且通過(guò)阻止水垢粘附到陰極而使電解效率保持在一定的水平上。實(shí)施例4在實(shí)施例I中描述的情況下，使用恒定電流電源，并根據(jù)通過(guò)導(dǎo)電計(jì)34獲得的導(dǎo)電率，調(diào)整由DC電源16供給電極板裝置14的電流。換言之，當(dāng)導(dǎo)電率超過(guò)IOOOii S/cm時(shí)，將電流增大至大約兩倍，而當(dāng)導(dǎo)電率低于700 u S/cm時(shí)，將電流減少至初始值。結(jié)果，如圖8所示,通過(guò)將電流增大至大約兩倍,導(dǎo)電率從1040 ii S/cm降低至690ii S/cm，而通過(guò)將電流減小至初始值，導(dǎo)電率從690 y S/cm增加至SlOil S/cm。這個(gè)結(jié)果表明通過(guò)控制提供給電極板裝置14的電流可以獲得所需的性能?？傊行У爻チ搜h(huán)水中的水垢。還節(jié)省了用電成本，并且避免了電極板的腐蝕和/或消耗，因?yàn)楫?dāng)導(dǎo)電率在可接受的范圍內(nèi)時(shí)不需要過(guò)量的電流。
實(shí)施例5如與實(shí)施例4中描述的情況一樣，使用用于測(cè)量循環(huán)水的氧化還原電位的ORP測(cè)量計(jì)和恒定電流電源，并且根據(jù)通過(guò)ORP測(cè)量計(jì)獲得的氧化還原電位，增大提供給電極板裝置14的電流。換言之，當(dāng)氧化還原電位超過(guò)200mV時(shí)，將電流增加100%。結(jié)果，如圖8所示，通過(guò)將電流增加100%，氧化還原電位從280mV降低至-60mV。這個(gè)結(jié)果表明通過(guò)控制提供給電極板裝置14的電流能夠獲得所需的性能?？傊?，有效地除去了循環(huán)水中的水垢。還節(jié)省了用電成本，并且避免了電極板的腐蝕，因?yàn)楫?dāng)氧化還原電位在可接受的范圍內(nèi)時(shí)不需要過(guò)量的電流。除了用于上述實(shí)施例的恒定電流DC電源，可以使用恒定電壓DC電源作為DC電源。在此情況下，通過(guò)安培計(jì)(未顯示)監(jiān)測(cè)電極板之間的電流，當(dāng)電流低于預(yù)定值時(shí)，提高電源電壓。通過(guò)提高電源電壓，電極板表面上的陽(yáng)極氧化的氧化物層將經(jīng)受介電擊穿并剝·離，因此電極板之間的電阻將降低，使電流以預(yù)定值流動(dòng)。然后，將電源電壓恢復(fù)至初始值，通過(guò)這樣做過(guò)量電流不會(huì)在電極之間流動(dòng)，因此可以防止電極的快速腐蝕。工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明適用于冷卻塔中，以及晝夜浴室、游泳池、人工池等中循環(huán)水的清潔。
權(quán)利要求
1.用于清潔循環(huán)水的設(shè)備，包括用于接收待清潔的循環(huán)水并排出該循環(huán)水的清潔箱；放置在該清潔箱中的一個(gè)或多個(gè)第一電極板；放置在該清潔箱中并與該第一電極板相距預(yù)定的空間的一個(gè)或多個(gè)第二電極板；以及用于在該第一電極板和第二電極板之間施加DC電壓的DC電源，其中該第一和第二電極板由鈦板制成，并且其中該DC電源是DC穩(wěn)定的電源，其輸出的電壓滿足通過(guò)使陽(yáng)極氧化的氧化物層經(jīng)受介電擊穿而將該第一電極板或第二電極板表面上形成的陽(yáng)極氧化的氧化物層剝離并除去。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的設(shè)備，包括極性轉(zhuǎn)換裝置，能夠定期地轉(zhuǎn)換通過(guò)DC電源施加在該第一電極板和第二電極板之間的電壓的極性。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2的設(shè)備，其中該DC電源是恒定電流電源，能夠在該第一電極板和第二電極板之間提供相對(duì)用作陽(yáng)極的一個(gè)電極板的單位面積(Im2)O. 1-20安培的恒定電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2的設(shè)備，其中該DC電源包括恒定電壓DC電源，并且該設(shè)備包括用于測(cè)量該電極板之間的電流值的安培計(jì)，和電壓控制裝置，其中當(dāng)通過(guò)該安培計(jì)測(cè)量的電流值小于預(yù)定值時(shí)，該電壓控制裝置提高該DC電源的輸出電壓，當(dāng)通過(guò)該安培計(jì)測(cè)量的電流值大于預(yù)定值時(shí)，該電壓控制裝置減小該DC電源的輸出電壓。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供用于清潔循環(huán)水的方法和在這一方法中使用的設(shè)備，該方法盡可能地降低運(yùn)行和維護(hù)的成本，同時(shí)沒(méi)有繁重的清潔操作，如從電解清潔箱中拆下電極板并且除去該槽內(nèi)的水垢。因此，本發(fā)明提供用于清潔循環(huán)水的方法，包括以下步驟讓待清潔的循環(huán)水在彼此以面對(duì)面方式放置的電極板之間流動(dòng)；和在該電極板之間施加DC電壓，使將包含在該循環(huán)水中的一種或多種金屬離子通過(guò)電解沉淀到陰極板上，以清潔該循環(huán)水，其中所使用的電極板由鈦板制成，并且其中所需量的電流流動(dòng)，同時(shí)通過(guò)提高施加到陽(yáng)極氧化的氧化物層上的電壓，強(qiáng)制性地讓在陽(yáng)極板表面上形成的陽(yáng)極氧化的氧化物層經(jīng)受介電擊穿。

圖1是代表性的附圖。
文檔編號(hào)C02F1/461GK102786149SQ20121029856
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2005年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月16日
發(fā)明者仲野崇行, 加藤正人, 田口良幸 申請(qǐng)人:株式會(huì)社小金井