專利名稱：水凈化方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水凈化方法及其裝置，例如用電化學(xué)方法除去辦公室或工 廠等設(shè)備用冷卻水、用于制冷的空調(diào)機(jī)的凝縮器和冷卻塔之間循環(huán)的冷卻 水等所含的水銹成分的水凈化方法及其裝置。
背景技術(shù)：
圖17是空調(diào)系統(tǒng)的說明圖。如該圖所示，空調(diào)機(jī)64具有壓縮冷媒氣 的壓縮器(未圖示)；用冷卻水冷卻已壓縮的、發(fā)熱的冷媒氣，將其凝縮 的凝縮器66;通過膨脹閥，使由凝縮器66凝縮后獲得的冷媒液流入并使 其蒸發(fā)的蒸發(fā)器(未圖示)。
為冷卻在凝縮器66內(nèi)流動(dòng)的冷媒氣，凝縮器66設(shè)于冷卻槽70內(nèi)， 在冷卻槽70內(nèi)，冷卻水由冷卻塔68供給。為冷卻槽70供給冷卻水的冷 卻塔68具有筒形的塔主體72和設(shè)于塔主體72下部的接水槽74，接水槽 74和冷卻槽70通過供給配管76相連接。
塔主體72內(nèi)裝有具有多條冷卻水和冷卻風(fēng)流動(dòng)通道的充填體78。塔 主體72中裝有向充填體78噴淋冷卻水的噴嘴80，噴嘴80通過回水配管 82與冷卻槽70相連接，冷卻槽70內(nèi)的冷卻水通過設(shè)于供給配管76的循 環(huán)泵84供給到噴嘴80。
從噴嘴80噴淋到充填體78的冷卻水流過充填體78中形成的多條通 道，落入接水槽74。這樣，由冷卻塔68和冷卻槽70，以及將其連接的供 給配管76和回水配管82形成水進(jìn)行循環(huán)的冷卻水路，通過循環(huán)泵84的 驅(qū)動(dòng)，水在該冷卻水路內(nèi)流動(dòng)。
塔主體72內(nèi)的上方位置設(shè)有送風(fēng)機(jī)86，通過送風(fēng)機(jī)86，從塔主體72
5的下部吸上、流入空氣，該流入的空氣與冷卻水在充填體78內(nèi)的通道中 呈逆流流動(dòng)。冷卻水與逆流的空氣直接接觸，與其熱交換，同時(shí)被蒸發(fā)， 冷卻水通過失去氣化熱，被進(jìn)一步冷卻。塔主體72中，為補(bǔ)充冷卻水蒸
發(fā)而減少的冷卻水，通過由浮球88開閉的補(bǔ)充配管90，補(bǔ)充冷卻水。
然而，如上所述，由于冷卻塔68利用冷卻水蒸發(fā)時(shí)失去氣化熱來冷 卻冷卻水，因此，冷卻塔68中隨時(shí)蒸發(fā)著冷卻水。作為冷卻塔68的冷卻 水使用的自來水或地下水中含有鈣離子、鎂離子、溶存硅土等陽離子(形 成水銹的成分)。而且，自來水或地下水不斷地補(bǔ)充著通過蒸發(fā)減少的冷 卻水。
因此，冷卻水所含的這些陽離子的濃度逐漸提高。具體地說，當(dāng)初供 給的自來水的電傳導(dǎo)度為100~200pS/cm，數(shù)日至一周上升到1000pS/cm 以上。然后，該陽離子凝聚成水銹，產(chǎn)生了附著在凝縮器66的熱交換面、 使得熱交換效率低下，附著在循環(huán)冷卻水的配管內(nèi)面、提高冷卻水流通阻 力的問題。
此外，冷卻水中，藻類和軍團(tuán)菌等雜菌大量繁殖，該冷卻水與這些雜 菌一起從冷卻塔噴霧出來，產(chǎn)生了妨礙冷卻塔周圍活動(dòng)的人們的健康，妨 礙地域居民的健康的問題。
因此，采取了在冷卻水中加自來水或地下水來減低陽離子的濃度，防 止水銹發(fā)生的方案，但，如此一來，在自來水或地下水的價(jià)格高的地方， 冷卻水的費(fèi)用提高，空調(diào)機(jī)的維持管理成本提高，存在缺點(diǎn)。
于是，在不能低價(jià)購得自來水或地下水的公司，采取了在循環(huán)冷卻水 中添加藥劑來控制冷卻水的電傳導(dǎo)度，防止水銹向凝縮器的熱交換面和配 管的內(nèi)部附著的方法，但，由于必須定期添加藥劑，采取此方法時(shí)也需要 大量費(fèi)用。
并且，即便在冷卻水中添加了藥劑，也不能完全避免凝縮器的熱交換 和配管內(nèi)面上附著水銹，雖然必須進(jìn)行除去作業(yè)的期限延長了，但還是需 要進(jìn)行除去已附著的水銹的作業(yè)，為此的時(shí)間和費(fèi)用也在所難免。
此外，對(duì)藻類和雜菌的繁殖問題采取了冷卻水中添加殺菌劑的方案，但不能長期避免藻類和雜菌的繁殖，其與殺菌劑等一起從冷卻塔擴(kuò)散到大 氣中，存在污染大氣的問題。
于是，為解除這些問題，提出了各種樣式的凈化裝置，例如，在電解 凈化槽內(nèi)插入多個(gè)板狀電極按一定間隔、平行相對(duì)向的電極組件，在該電 解凈化槽內(nèi)引入上述冷卻水，對(duì)各電極施加正負(fù)電壓，將冷卻水中所含的 陽離子，在負(fù)極側(cè)電極表面作為水銹析出，除去冷卻水中的陽離子的凈化 裝置。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2001-259690號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2:日本特開平4-18982號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)3:日本特開昭61-181591號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)4:日本特開昭58-35400號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)5:日本特開2001-137891號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)6:日本特開平9-103797號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)7:日本特開2001-137858號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)8:日本特開平9-38668號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)9:日本特開平11-114335號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題
然而，由于這些凈化裝置，長時(shí)間運(yùn)行時(shí)，負(fù)極側(cè)電極表面堆積析出 的水銹、逐漸變厚，電流不能流動(dòng)，凈化冷卻水的功能變低，因此，水銹 堆積到一定程度以上時(shí)，維修人員必須從凈化裝置拆卸負(fù)極側(cè)電極，用物 理方法除去該電極的水銹，存在凈化裝置的維護(hù)管理費(fèi)事、費(fèi)錢的問題。
為解決該問題，也有人提出了將負(fù)極側(cè)電極和正極側(cè)電極的極性，自 動(dòng)、定期逆轉(zhuǎn)來剝落附著在負(fù)極側(cè)電極表面的水銹的凈化裝置，但，即使 是該凈化裝置，由于實(shí)際上也不能剝落電極表面上牢固附著的水銹，部分 水銹殘留在電極上，殘留的水銹逐漸堆積，終究變?yōu)殡娏鞑荒芰鲃?dòng)，不能凈化冷卻水，結(jié)果，維修人員必須剝離、除去附著在負(fù)極側(cè)電極表面的水 銹，凈化裝置的維護(hù)管理依然費(fèi)事、費(fèi)錢。
此外，由于這種樣式的凈化裝置的電極使用Pt等高價(jià)貴金屬材料，
SUS、 Fe等很快消耗的材料，因此，也存在裝置價(jià)格較高，需要較高維護(hù)
費(fèi)用的問題。
本發(fā)明的目的是提供一種無需進(jìn)行拆卸電解凈化槽的電極來除去電 解凈化槽內(nèi)水銹的費(fèi)事的清掃作業(yè)的、維護(hù)管理中盡量不費(fèi)事的水凈化方 法及其裝置。
課題的解決方案
本發(fā)明的水凈化方法是在相對(duì)向的電極間流入需要凈化處理的被處 理水，在該電極間施加直流電壓，使被處理水中的陽離子電解析出在負(fù)極 側(cè)電極上來凈化被處理水。
這里，該電極的正極使用鈦，負(fù)極使用鋁或鋁合金。此外，該正極側(cè) 電極表面生成的陽極氧化膜中流入足以施加可絕緣破壞該陽極氧化膜的 電壓的電流，同時(shí)，使負(fù)極側(cè)電極電腐蝕來剝離、除去作為負(fù)極側(cè)電極表 面電解析出的附著物，即水銹。
此外，也可通過流動(dòng)一定電流，提高施加電壓，抵抗陽極氧化膜的生 成。在這種情況下，上述電極間流動(dòng)的電流，正極側(cè)電極的每單位面積
(lm2)最好為0.1~20A， 1A至10A為更好。因?yàn)?，電流未滿0.1A/m2 時(shí)，不能充分凈化循環(huán)冷卻水，超過20A/m2時(shí)，正極側(cè)電極較早腐蝕， 變得不能使用。
此外，在上述被處理水的電傳導(dǎo)度高于一定值A(chǔ)時(shí)，增加上述電極間 流動(dòng)的電流，該被處理水的電傳導(dǎo)度低于一定值B時(shí)，減少上述電極間流 動(dòng)的電流，該一定值A(chǔ)和B的關(guān)系，也可設(shè)為A^B。上述被處理水的電 傳導(dǎo)度的該一定值A(chǔ)為100 3000)iS/cm，該一定值B為100 3000pS/cm 時(shí)最好，而且，該一定值A(chǔ)為700 800inS/cm、該一定值B為700 800jiS/cm 時(shí)更好。
此外，在上述被處理水的氧化還原電位高于一定值C時(shí)，增加上述電極間流動(dòng)的電流，該被處理水的氧化還原電位低于一定值D時(shí)，減少上述 電極間流動(dòng)的電流，該一定值C和D的關(guān)系，也可設(shè)為C^D。氧化還原
電位的該一定值C為+100 一100mv、上述一定值D為+ 100~—100mv 時(shí)最好，而且，該一定值C為一40 —60mv、該一定值D為一40 一60mv 時(shí)更好。
此外，本發(fā)明的水凈化裝置具有接受并排出需要凈化處理的被處理水 的電解槽；設(shè)于該電解槽內(nèi)的l個(gè)或2個(gè)以上的正極側(cè)電極；與該正極側(cè)
電極按一定間隔設(shè)于該電極槽內(nèi)的1個(gè)或2個(gè)以上的負(fù)極側(cè)電極；在該正
極側(cè)電極和該負(fù)極側(cè)電極間施加直流電壓的直流電源裝置。
這里，該正極側(cè)電極由鈦構(gòu)成，連接在直流電源裝置的正極側(cè)的輸出 端子上，該負(fù)極側(cè)電極由鋁或鋁合金構(gòu)成，連接在該直流電源裝置的負(fù)極 側(cè)的輸出端子上。
此外，該正極側(cè)電極的形狀及該負(fù)極側(cè)電極的形狀可為板狀、圓棒狀 或多邊形棒狀，這些電極，可在同一形狀的電極間或不同形狀的電極間相 對(duì)向。該正極側(cè)電極及負(fù)極側(cè)電極、特別是負(fù)極側(cè)電極，可用網(wǎng)目大小為
100um 10cm的網(wǎng)制造的保護(hù)袋覆蓋。
通過該直流電源裝置，給該正極側(cè)電極表面形成的陽極氧化膜施加使 該陽極氧化膜絕緣破壞，剝離、除去該陽極氧化膜的電壓。該直流電源裝 置最好是在上述正極側(cè)電極和上述負(fù)極側(cè)電極間，正極側(cè)電極的每單位面 積(lm2)流動(dòng)0.1 20A的定電流的定電流電源裝置。
本發(fā)明的水凈化裝置具有測(cè)定電極間流動(dòng)的電流值的電流計(jì)；也可具 有通過該電流計(jì)測(cè)定的電流值小于一定值時(shí)，提高上述直流電源裝置的輸 出電壓，通過該電流計(jì)測(cè)定的電流值大于一定值時(shí)，降低上述直流電源裝 置的輸出電壓的電壓控制裝置。
此外，本發(fā)明的水凈化裝置也可具有測(cè)量被處理水的電傳導(dǎo)度的電導(dǎo) 儀；以及通過該電導(dǎo)儀取得的電傳導(dǎo)度高于一定值A(chǔ)時(shí)，提高上述直流電 源裝置的輸出電壓，增加上述電極間流動(dòng)的電流，通過該電導(dǎo)儀取得的電 傳導(dǎo)度低于一定值B時(shí)，降低上述直流電源裝置的輸出電壓，減少上述電極間流動(dòng)的電流，該一定值A(chǔ)和B的關(guān)系為A^B的電流控制裝置。電傳
導(dǎo)度的該一定值A(chǔ)為100 3000jiS/cm、該一定值B為100 3000pS/cm時(shí)最好。
此外，本發(fā)明的水凈化裝置也可具有測(cè)量上述被處理水的氧化還原電 位的氧化還原電位計(jì)；以及通過該氧化還原電位計(jì)取得的氧化還原電位高 于一定值C時(shí)，提高上述直流電源裝置的輸出電壓，增加上述電極間流動(dòng) 的電流，通過該氧化還原電位計(jì)取得的氧化還原電位低于一定值D時(shí)，降 低上述直流電源裝置的輸出電壓，減少上述電極間流動(dòng)的電流，該一定值 C和D的關(guān)系為C^D的電流控制裝置。上述被處理水的氧化還原電位的 上述一定值C為十100 一100mv、上述一定值D為+ 100 一100mv時(shí)最 好。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，由于在正極側(cè)表面生成的陽極氧化膜被強(qiáng)制性地絕緣破 壞，除去水銹成分時(shí)必要的電流量，抵抗陽極氧化膜的生成，流動(dòng)于被處 理水中，因此，具有將被處理水中的水銹成分高效地除去，將被處理水中 的電傳導(dǎo)率維持在所需的范圍中的效果。
此外，根據(jù)本發(fā)明，由于在凈化處理被處理水時(shí)，負(fù)極側(cè)電極表面被 電腐蝕，因此，具有將負(fù)極側(cè)電極表面電解析出的水銹，與負(fù)極的材料一 起高效地剝離、除去，將被處理水中的電傳導(dǎo)率維持在所需的范圍中的效 果。
此外，根據(jù)本發(fā)明，具有根據(jù)正極側(cè)和負(fù)極側(cè)的電極的形狀，負(fù)極側(cè) 電極表面被電腐蝕的速度變緩慢，通過進(jìn)行適宜的組合，可延長負(fù)極側(cè)電 極的壽命的效果。例如，正極側(cè)電極的形狀為板狀、負(fù)極側(cè)電極的形狀為 圓棒狀時(shí)，比正極側(cè)電極的形狀和負(fù)極側(cè)電極的形狀均為板狀時(shí)，負(fù)極側(cè) 電極的壽命延長2倍以上。
此外，根據(jù)本發(fā)明，正極側(cè)電極被絕緣破壞而從電極剝離的二氧化鈦 或鈦片，以及負(fù)極側(cè)電極被電腐蝕而從電極剝離的鋁片，被覆蓋這些電極 的網(wǎng)狀保護(hù)袋捕捉，具有防止其直接堆積在裝置底部，阻礙水的流動(dòng)，堵
10塞排出裝置的排出閥的情形的效果。
此外，根據(jù)本發(fā)明，由于無需通過作業(yè)者的除去作業(yè)，無需維護(hù)就可 除去負(fù)極側(cè)電極表面附著生成的水銹成分，因此，具有維護(hù)管理費(fèi)用較少 的效果。
此外，根據(jù)本發(fā)明，由于無需每隔一定時(shí)間就變換各電極中施加的電 壓的極性，因此，具有電控制不復(fù)雜，減低裝置的制造成本的效果。
此外，根據(jù)本發(fā)明，具有被處理水的電傳導(dǎo)度高于一定值時(shí)，上述電 極間流動(dòng)的電流增加，正極側(cè)電極表面生成的陽極氧化膜被強(qiáng)制性地絕緣 破壞，除去水銹成分時(shí)必要的電流量，抵抗陽極氧化膜的生成，流動(dòng)于水 中，將水中的水銹成分高效地除去，此外，被處理水的電傳導(dǎo)度低于一定 值時(shí)，上述電極間流動(dòng)的電流減少，能控制電極消耗的效果。
此外，根據(jù)本發(fā)明，被處理水的氧化還原電位高于一定值時(shí)，上述電 極間流動(dòng)的電流增加，正極側(cè)電極表面生成的陽極氧化膜被強(qiáng)制性地絕緣 破壞，除去水銹成分時(shí)必要的電流量，抵抗陽極氧化膜的生成，流動(dòng)于水 中，將水中的水銹成分高效地除去，此外，被處理水的氧化還原電位低于 一定值時(shí)，上述電極間流動(dòng)的電流減少，能控制電極消耗的效果。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的冷卻塔冷卻水凈化裝置的說明圖。
圖2是用在圖1的凈化裝置的電極組件的第一例的說明圖。
圖3是用在圖1的凈化裝置的電極組件的第二例的說明圖。
圖4是用在圖1的凈化裝置的電極組件的第三例的說明圖。
圖5是用在圖1的凈化裝置的電極組件的第四例的說明圖。
圖6是用在圖1的凈化裝置的電極組件的第五例的說明圖。
圖7是圖1的凈化裝置的控制機(jī)構(gòu)的說明圖。
圖8是組裝圖1的凈化裝置的空調(diào)系統(tǒng)的說明圖。
圖9是表示電極間流動(dòng)定電流時(shí)的電極間電壓(v)的日變化的附圖。圖IO是表示電極間流動(dòng)定電流時(shí)的被處理水的導(dǎo)電率()iS/cm)的日 變化的附圖。
圖11是表示電極間流動(dòng)定電流時(shí)的被處理水的氧化還原電位(mv)
的日變化的附圖。
圖12是表示改變電流密度(A/m2)來電極間流動(dòng)電流時(shí)的被處理水 的導(dǎo)電率(pS/cm)變化的附圖。
圖13是表示由電流密度的不同引起的電傳導(dǎo)率(COND)減少率變 化的附圖。
圖14是表示由負(fù)極側(cè)電極的材質(zhì)不同引起的電傳導(dǎo)率的減少率轉(zhuǎn)移 的附圖。
圖15是表示增減電流之間流動(dòng)的電流時(shí)的被處理水的導(dǎo)電率 ()iS/cm)增減的附圖。
圖16是表示增減電極間流動(dòng)的電流時(shí)的被處理水的氧化還原電位 (mv)增減的附圖。
圖17是表示各負(fù)極形狀的經(jīng)由被處理水、在電極間流入電流時(shí)的電 壓(v)的變化情況的附圖。
圖18是空調(diào)系統(tǒng)的說明圖。
符號(hào)說明
10凈化裝置
12電解凈化槽
14電極組件
16直流電源裝置
18底部
20給水泵
22給水口
24電極26電極 28側(cè)部 30溢出隔板 32流出口 34導(dǎo)電儀 36浮球開關(guān) 38警報(bào)裝置 40警報(bào)燈 42警報(bào)器 44接水槽 46流出配管 48回水泵 50浮球開關(guān) 52排出口 54排出裝置 56排出閥 58定時(shí)器 60過濾部
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明實(shí)施方式的冷卻塔冷卻水凈化裝置的說明圖，圖2是用 在圖1的凈化裝置的電極組件的第一例的說明圖，圖3是用在圖1的凈化 裝置的電極組件的第二例的說明圖，圖4是用在圖1的凈化裝置的電極組 件的第三例的說明圖，圖5是用在圖1的凈化裝置的電極組件的第四例的 說明圖，圖6是用在圖1的凈化裝置的電極組件的第五例的說明圖，圖7 是圖1的凈化裝置的控制機(jī)構(gòu)的說明圖。這些圖中，IO為凈化裝置，凈化裝置10具有電解凈化槽12;收容于 電解凈化槽12中的電極組件14;為電極組件14供給直流電流的直流電源 裝置16。
電解凈化槽12由箱狀容器構(gòu)成，在電解凈化槽12的底部18、緊靠電 解凈化槽12的側(cè)部的位置設(shè)有接受從后述的冷卻塔68的接水槽74由給 水泵20抽出的冷卻水的給水口 22。電解凈化槽12及給水泵20的大小(容 量)，根據(jù)冷卻塔68的大小(容量)設(shè)計(jì)。
電極組件14由正極側(cè)電極24和負(fù)極側(cè)電極26，按一定間隔、交互相 對(duì)向配置而成。電極組件的各個(gè)電極24、 26的形狀，在圖2所示的例子 中分別成板狀，但，可采用各種形狀。例如，如圖3、圖4所示， 一個(gè)極 性的電極形狀為板狀，另一個(gè)極性的電極形狀為棒狀，可以讓棒狀電極多 個(gè)列狀地與板狀電極相對(duì)向，按一定間隔、相對(duì)向配置；也可以如圖5、 圖6所示，各極性的電極均為多個(gè)列狀的棒狀體，讓各極性的電按一定間 隔、平行相對(duì)向配置。
正極側(cè)電極24由鈦構(gòu)成，負(fù)極側(cè)電極26由鋁或鋁合金構(gòu)成。電極組 件14的大小，根據(jù)冷卻塔68的大小(容量)設(shè)計(jì)。
電極組件14的電極24連接在直流電源裝置16的正極側(cè)的輸出端子 上，電極26連接在直流電源裝置16的負(fù)極側(cè)的輸出端子上。直流電源裝 置16由正極側(cè)電極24的每單位面積(lm2)可流動(dòng)0.1 20A左右電流的 直流安定化電源構(gòu)成。
在電解凈化槽12的側(cè)部28和電極組件14之間、給水口 22的反面?zhèn)?的位置，在上下錯(cuò)開狀態(tài)下，大致垂直地、按一定間隔設(shè)有2枚平行的溢 出隔板30。在電解凈化槽12的側(cè)部28中，設(shè)有溢出隔板30側(cè)的上方位 置，設(shè)有流出已凈化的冷卻水的流出口 32。
在電解凈化槽12的側(cè)部28和溢出隔板30之間，緊靠流出口 32的位 置，如圖7所示，設(shè)有測(cè)定冷卻水的電傳導(dǎo)率的電導(dǎo)儀34，電導(dǎo)儀34與 警報(bào)裝置38相連接，冷卻水的電傳導(dǎo)率高于一定值時(shí)，亮起警報(bào)燈40或 鳴響警報(bào)器42。電解凈化槽12上部設(shè)有浮球開關(guān)36，浮球開關(guān)36在接水槽44的過濾部60中儲(chǔ)蓄水銹，該水銹成處理水流的阻力，阻礙電解凈化槽12的水排出時(shí)，亮起警報(bào)燈40，鳴響警報(bào)器42。
電解凈化槽12的下方設(shè)有暫時(shí)儲(chǔ)存電解凈化槽12凈化的循環(huán)冷卻水的接水槽44，流出口 32通過流出配管46連接在接水槽44上。
接水槽44的近旁設(shè)有使己凈化的、接水槽44的冷卻水返回冷卻塔68的回水泵48，接水槽44中設(shè)有流入的冷卻水高于一定高度以上時(shí)，啟動(dòng)回水泵48，使接水槽44內(nèi)的冷卻水返回到冷卻塔68的浮球開關(guān)50。
在電解凈化槽12的底部18的中央附近，設(shè)有排出已剝離水銹的排出口 52，電解凈化槽12的底部18向排出口 52往下傾斜，其傾斜角a在25度 35度的范圍內(nèi)。
在電解凈化槽12的底部18的里側(cè)設(shè)有排出口 52的部位，設(shè)有向下方的排出裝置54。排出裝置54具有作為開閉裝置的排出閥56，排出閥56通過排出用定時(shí)器58，控制開閉的計(jì)時(shí)及時(shí)間。
排出裝置54的出口側(cè)為開放狀態(tài)，沒與別的配管相連接，在排出裝置54的下面、接水槽44上設(shè)有分離與冷卻水一起排出的水銹的過濾部60。
排出裝置54的排出能力為使積存在電解凈化槽12的底部18的水銹隨水勢(shì)排出，在進(jìn)入電解凈化槽12內(nèi)的水達(dá)到一定高度、排出閥56呈全開狀態(tài)時(shí)，排出的最大水流量為30公升/分以上。
下面參照?qǐng)D7及圖8，說明該冷卻塔冷卻水凈化裝置的工作。
首先，給水泵20工作時(shí)，冷卻塔68的接水槽74內(nèi)的冷卻水被抽出，該被抽出的冷卻水通過電解凈化槽12的給水口 22供給到電解凈化槽12內(nèi)部。
供給到的冷卻水浸漬電極組件14，通過溢出隔板30，從流出口32溢出到電解凈化槽12的外部，流入接水槽44。
接水槽44的浮球開關(guān)50，設(shè)定為到一定高度時(shí)開動(dòng)開關(guān)，接水槽44的冷卻水量達(dá)到設(shè)定高度時(shí)，浮球開關(guān)50開啟，回水泵48工作，流入接
15水槽44的冷卻水通過回水泵48返回冷卻塔68的接水槽74。
在電解凈化槽12中裝滿冷卻水的狀態(tài)下，打開直流電源裝置16時(shí)，對(duì)電極24施加正電壓，電極26施加負(fù)電壓，含在水中的l丐離子、鎂離子等陽離子和溶存硅土被吸引到電極26、在電極26表面還原，在電極26表面或表面近旁作為水銹析出，冷卻水中的這些陽離子逐漸減少。
然而，由于在一定的施加電壓下，施加正電壓的電極24的表面被陽極氧化，逐漸生成陽極氧化膜，電流流動(dòng)變得困難、上述水銹成分的除去也逐漸變差，因此，通過提高電流值來提高電極間的電壓，使陽極氧化膜絕緣破壞，使陽極氧化膜從電極剝離，使電流較易流動(dòng)。
然后，通過這樣的電分解繼續(xù)凈化水時(shí)，在電極26的表面或表面近旁水銹析出，附著在電極26的表面。此外，因電極26引起電極腐蝕，鋁片和水銹呈現(xiàn)為泥狀物質(zhì)逐漸積存在電解凈化槽12的底部18。
接著，排出用定時(shí)器58預(yù)先設(shè)定了啟動(dòng)時(shí)間和保持時(shí)間，預(yù)先設(shè)定的啟動(dòng)時(shí)間過后，由排出用定時(shí)器58打開排出閥56，使電解凈化槽12內(nèi)的水與堆積在底部18的水銹一起通過排出裝置54排出。
已排出水中的水銹在過濾部60被過濾、除去，水流入接水槽44。預(yù)先設(shè)定的保持時(shí)間過后，排出閥56被關(guān)閉，電解凈化槽12內(nèi)再度開始積存水。過濾部60中殘留的水銹積存到一定程度時(shí)，按順序被搬出、除去。
此外，設(shè)在電解凈化槽12的流出口的附近的電導(dǎo)儀34，隨時(shí)測(cè)量冷卻水的電傳導(dǎo)率，水的電傳導(dǎo)率高于設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)警報(bào)裝置38、亮起警報(bào)燈40、鳴響警報(bào)器42。
電解凈化槽12上部的浮球開關(guān)36監(jiān)視著接水槽44的過濾部60中蓄積的水銹，該水銹成處理水流的阻力、使水位上升，阻力過大時(shí)，水位上升，浮球開關(guān)36感知，警報(bào)燈40亮起、警報(bào)器42鳴響。
實(shí)施例1
從循環(huán)路徑中抽出120冷凍噸冷卻塔的水，使其通過本發(fā)明的裝置凈化，凈化后返回到循環(huán)路徑中。
16本發(fā)明裝置的電極組件14，使用了 A、 B兩種樣式的電極組件。樣式
A的電極組件是由寬300mmX高600mmX厚lmm的鈦板和鋁板各36張， 共72張板，將其按12.5mm間隔、交互相對(duì)向而構(gòu)成(參照?qǐng)D2)。此外， 樣式B的電極組件是由寬300mmX高600mmX厚lmm的鈦板和015mm X600mmX3個(gè)的鋁圓棒作為一個(gè)組件，共36個(gè)組件相對(duì)向而成(參照 圖3)。此外，直流電源裝置16使用直流安定化電源裝置，將6A的一定 電流，從直流電源裝置16供給到電極組件14。電流密度為lA/m2。
樣式A的電極組件14的電極間的電壓如圖9所示，從0.5v逐漸上升 到35v，之后下降到22v，反復(fù)徘徊在22v和32v之間?？梢哉J(rèn)為，這是 在正極側(cè)電極表面逐漸形成了陽極氧化膜，32v下產(chǎn)生了絕緣破壞，電流 較易流動(dòng)，施加電壓下降到22v，再逐漸形成陽極氧化膜，在22v和32v 之間產(chǎn)生了陽極氧化膜的生成和破壞。與此對(duì)應(yīng)，樣式B的電極組件14 的電極間的電壓如圖9所示，從0.5v逐漸上升到22v，之后變化到18 v 前后。
此時(shí)的水的導(dǎo)電率，在樣式A、 B任一電極組件14的情況下，都如 圖10 (a) ， (b)所示，最初為1000pS/cm，但逐漸下降，在700~820pS/cm 下穩(wěn)定，沒顯示出大的差別。此外，氧化還原電位，在樣式A、 B任一電 極組件14的情況下，都如圖11 (a) , (b)所示，最初為380nw，但逐漸 下降，在-60mv下穩(wěn)定，沒顯示出大的差別。此外，電解槽的底部沉積 了泥狀物質(zhì)，對(duì)其進(jìn)行分析，主要成分為硅土、鈣、鎂。
實(shí)施例2
將電極組件中流動(dòng)的電流密度變更為1A/m2、 2A/m2、 3A/m2三種， 進(jìn)行實(shí)施例1的約1/35規(guī)模的桌上實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行循環(huán)處理，其結(jié)果，水的導(dǎo) 電率如圖12 (a) ， (b)所示。該實(shí)驗(yàn)顯示，電流密度越大，水的導(dǎo)電率 越小。但是，在樣式A、 B任一電極組件14的情況下，水的導(dǎo)電率的降 低都沒顯示出大的差別。
另夕卜，將電極組件中流動(dòng)的電流密度設(shè)為0.5A/m2、 1A/m2、 4A/m2、 10 A/m2、 20 A/m2，進(jìn)行實(shí)施例1的約1/35規(guī)模的桌上實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行循環(huán)處理，結(jié)果如圖13 (a) ， (b)所示，水的導(dǎo)電率降低了。該實(shí)驗(yàn)顯示，
電流密度越大，水的電傳導(dǎo)率(COND)的減少越快。但是，在樣式A、 B任一電極組件14的情況下，電傳導(dǎo)率(COND)的減少都沒顯示出大的 差別。
實(shí)施例3
在實(shí)施例1的條件下1周連續(xù)工作，結(jié)果附著在電極表面的水銹雖有 若干殘留，但附著幾乎都不牢固，剝離的水銹良好地沉積在電解槽的底部。 此外，在樣式A、 B任一電極組件14的情況下，已剝離水銹的沉積都沒 顯示出大的差別。
對(duì)其成分進(jìn)行化學(xué)分析，結(jié)果如表1的上欄所示，正極的被絕緣破壞 的鈦成分約40%，認(rèn)為被電腐蝕的負(fù)極側(cè)的鋁成分約11%，剩下的補(bǔ)足構(gòu) 成水銹的成分。此外，樣式A、 B任一電極組件14的情況下，水銹成分 幾乎都沒顯示出不同。
表1
元素名電極板的種類TiAlCaClSiMg其他氧化物
正極(Ti)/負(fù)極(Al)4011.23.32.21.50.840.6
正極(Ti)/負(fù)極(Ti)57未檢出3.82,01.20.135.9
此外，作為負(fù)極側(cè)電極被電腐蝕的原因，推測(cè)為通過電分解，負(fù)極近
旁的氫離子濃度(pH)變高，負(fù)極自身發(fā)生了堿腐蝕。同時(shí)分析了負(fù)極中 使用與正極同樣的鈦板、與實(shí)施例1一樣取得的水銹的成分，如表1的下 欄所示，未檢出鋁成分。
實(shí)施例4
調(diào)查電極26的材料為鈦板時(shí)、鋁板時(shí)及鋁棒時(shí)，電傳導(dǎo)率和其降低 率的變化，結(jié)果如圖14 (a) , (b)所示。圖14 (a) , (b)所示的結(jié)果顯 示，電極26的材料為鋁時(shí)，比鈦時(shí)的電傳導(dǎo)率的降低快，凈化能力強(qiáng)。
18實(shí)施例5
使用電流控制裝置，在實(shí)施例1的條件下，根據(jù)由電導(dǎo)儀34取得的 電傳導(dǎo)度的高低，增減從直流電源裝置16供給電極組件14的電流量。即，
電傳導(dǎo)度超出1000 u S/cm時(shí)，將電流增加100%，電傳導(dǎo)度未滿700 u S/cm 時(shí)，將電流返回到原值。
其結(jié)果如圖15 (a)所示，樣式A的電極組件14，將電流增加100% 時(shí)，導(dǎo)電率980uS/cm變?yōu)?70ixS/cm，將電流返回到原值時(shí)，導(dǎo)電率670 uS/cm增加到820uS/cm。與此對(duì)應(yīng)，如圖15 (b)所示，樣式B的電極 組件14，將電流增加100%時(shí)，導(dǎo)電率980"S/cm變?yōu)?70uS/cm，將電 流返回到原值時(shí)，導(dǎo)電率670u S/cm增加到830u S/cm。
該結(jié)果顯示，通過增減供給電極組件14的電流，可控制目的性能。
此外，通過上述做法，水中的水銹成分被高效地除去，此外，由于 電傳導(dǎo)度在容許范圍時(shí)，無需流動(dòng)無用的電流，因此，可節(jié)約電費(fèi)，同 時(shí)，防止電極的無用的腐蝕/消耗。
與實(shí)施例5 —樣，使用測(cè)量水的氧化還原電位的氧化還原電位計(jì)和電 流控制裝置，根據(jù)由氧化還原電位計(jì)取得的氧化還原電位的高低，增加了 從直流電源裝置16供給到電極組件14的電流量。g卩，氧化還原電位超出 200mv時(shí)，將電流增加了 100%。
其結(jié)果如圖16 (a)所示，在樣式A的電極組件14的情況下，將電 流增加100。/。時(shí)氧化還原電位一58mv變?yōu)橐?0mv，將其返回到原值時(shí)， 氧化還原電位減少到一55nw。此外，如圖16 (b)所示，在樣式B的電極 組件14的情況下，將電流增加100°/。時(shí)氧化還原電位一58mv變?yōu)橐?6mv， 將其返回到原值時(shí)，氧化還原電位減少到一48mv。
這些結(jié)果顯示，通過增減供給電極組件14的電流，可控制目的性能。
此外，通過上述做法，水中的水銹成分被高效地除去，此外，由于氧 化還原電位在容許范圍時(shí)，無需流動(dòng)無用的電流，因此，可節(jié)約電費(fèi)，同
19時(shí)，防止電極的無用的腐蝕。 實(shí)施例7
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)查使用負(fù)極側(cè)電極形狀為板狀的、樣式A的電極組件 14時(shí)和使用負(fù)極側(cè)電極形狀為棒狀的、樣式B的電極組件14時(shí)的被處理 水的電壓變化和負(fù)極的耐久性。
這里，樣式A的電極組件14，使用了寬300mmX高600mmX厚lmm 的鈦板(正極)和鋁板(負(fù)極)各36張，共72張，將其按12.5mm間隔、 交互相對(duì)向而構(gòu)成。此外，樣式B的電極組件14，使用了寬300mmX高 600mmX厚lmm的鈦板(正極)和015mmX600mmX3個(gè)的鋁圓棒(負(fù) 極)作為一個(gè)組件，共36個(gè)組件相對(duì)向而構(gòu)成。
如圖17所示，負(fù)極側(cè)電極為鋁板時(shí)，電壓逐漸變高，電阻變大，電 腐蝕越激烈，產(chǎn)生了板面全體的層狀剝離。其結(jié)果，外觀上發(fā)生了大量剝 離片，確認(rèn)相當(dāng)?shù)南摹Ｅc此對(duì)應(yīng)，負(fù)極側(cè)電極為圓棒時(shí)，電壓在30日 期間幾乎沒有變化，在18~22v范圍內(nèi)變化。可以認(rèn)為雖與板狀一樣有層 狀剝離，但，由于從底部逐漸發(fā)生，因此，電壓變化較為穩(wěn)定。此外，外 觀上看，消耗較少，之后也可穩(wěn)定使用。
工業(yè)實(shí)用性
本發(fā)明不僅適用于冷卻塔的水的凈化，也可適用于制冷器用的循環(huán) 水、冷熱水機(jī)用的循環(huán)水、鍋爐補(bǔ)給水、熱泵式熱水器補(bǔ)給水、電熱水器 補(bǔ)給水、煤氣-石油熱水器的補(bǔ)給水、擠壓成型機(jī)等的模具冷卻用水、加 濕器/感應(yīng)加熱爐等電加熱系統(tǒng)中使用的水、供給純水制造裝置的水(原料 水)、24小時(shí)洗澡水、游泳池的水、人工池的水等的凈化。
權(quán)利要求
1. 一種水凈化方法，需要凈化處理的被處理水流入相對(duì)向的電極間，對(duì)該電極間施加直流電壓，使被處理水中的陽離子電解析出在負(fù)極側(cè)電極上，對(duì)該被處理水進(jìn)行凈化處理，其特征在于該電極的正極側(cè)使用鈦，負(fù)極側(cè)使用鋁或鋁合金，相對(duì)向的該電極間流入足以施加可絕緣破壞該正極側(cè)電極表面生成的陽極氧化膜的電壓的電流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水凈化方法，其特征在于，上述電極間流 動(dòng)的電流為正極側(cè)電極的每單位面積(lm2) 0.1~20A。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水凈化方法，其特征在于，上述被處理水 的電傳導(dǎo)度高于一定值A(chǔ)時(shí)，增加上述電極間流動(dòng)的電流，該被處理水的 電傳導(dǎo)度低于一定值B時(shí)，減少上述電極間流動(dòng)的電流，該一定值A(chǔ)和B 的關(guān)系為A^B。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的水凈化方法，其特征在于，上述被處理水 的電傳導(dǎo)度的上述一定值A(chǔ)為100 300(HiS/cm、上述一定值B為 100 3000pS/cm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水凈化方法，其特征在于，上述被處理水 的氧化還原電位高于一定值C時(shí)，增加上述電極間流動(dòng)的電流，上述被處 理水的氧化還原電位低于一定值D時(shí)，減少上述電極間流動(dòng)的電流，該一 定值C和D的關(guān)系為C^D。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的水凈化方法，其特征在于，上述被處理水 的氧化還原電位的上述一定值C為+100~—100mv、上述一定值D為十 100 一100mv。
7. —種水凈化裝置，其特征在于，具有接受并排出需要凈化處理的 被處理水的電解槽；設(shè)于該電解槽內(nèi)的1個(gè)或2個(gè)以上的第一電極；與該 第一電極按一定間隔設(shè)于該電極槽內(nèi)的1個(gè)或2個(gè)以上的第二電極；在該第一電極和該第二電極間施加直流電壓的直流電源裝置，該第一電極由鈦 構(gòu)成，該第二電極由鋁或鋁合金構(gòu)成，該第一電極與該直流電源裝置的正極側(cè)的輸出端子相連接，該第二電極與該直流電源裝置的負(fù)極側(cè)的輸出端 子相連接，流入足以施加通過絕緣破壞，剝離、除去該第一電極表面形成 的陽極氧化膜的電壓的電流。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的水凈化裝置，其特征在于，上述第一電極 的形狀為板狀、圓棒狀或多邊形棒狀，上述第二電極的形狀為板狀、圓棒 狀或多邊形棒狀，這些電極，在同一形狀的電極間或不同形狀的電極間相 對(duì)向。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的水凈化裝置，其特征在于，上述電極 被網(wǎng)目大小為100iim 10cm的網(wǎng)制造的保護(hù)袋所覆蓋。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的水凈化裝置，上述直流電源裝置為上述第 一電極和第二電極間，作為正極的第一電極的每單位面積(lm2)流動(dòng) 0.1-20A的定電流的定電流電源裝置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的水凈化裝置，其特征在于，具有測(cè)定上述 電極間流動(dòng)的電流值的電流計(jì)；具有通過該電流計(jì)測(cè)定的電流值小于一定 值時(shí)，提高上述直流電源裝置的輸出電壓，增加該電極間流動(dòng)的電流值， 通過該電流計(jì)測(cè)定的電流值大于一定值時(shí)，降低上述直流電源裝置的輸出 電壓，減少該電極間流動(dòng)的電流值的電源控制裝置。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的水凈化裝置，其特征在于，具有測(cè)量上述 被處理水的電傳導(dǎo)度的電導(dǎo)儀；以及通過該電導(dǎo)儀取得的電傳導(dǎo)度高于一 定值A(chǔ)時(shí)，提高上述直流電源裝置的輸出電壓，增加上述電極間流動(dòng)的電 流值，通過該電導(dǎo)儀取得的電傳導(dǎo)度低于一定值B時(shí)，降低該直流電源裝 置的輸出電壓，減少該電極間流動(dòng)的電流值，該一定值A(chǔ)和B的關(guān)系為A ^B的電源控制裝置。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的水凈化裝置，其特征在于，上述被處理 水的電傳導(dǎo)度的上述一定值A(chǔ)為100 3000pS/cm，上述一定值B為 100~3000pS/cm。
14. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的水凈化裝置，其特征在于，具有測(cè)量上述 被處理水的氧化還原電位的氧化還原電位計(jì)；以及通過該氧化還原電位計(jì)取得的氧化還原電位高于一定值C時(shí)，提高上述直流電源裝置的輸出電 壓，增加上述電極間流動(dòng)的電流值，通過該氧化還原電位計(jì)取得的氧化還 原電位低于一定值D時(shí)，降低上述直流電源裝置的輸出電壓，減少上述電 極間流動(dòng)的電流，該一定值C和D的關(guān)系為C^D的電流控制裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的水凈化裝置，其特征在于，上述被處理 水的氧化還原電位的上述一定值C為+100 —100mv、上述一定值D為 + 100~—100mv。
全文摘要
提供一種無需進(jìn)行拆卸電解凈化槽的電極來除去電解凈化槽內(nèi)水銹的費(fèi)事的清掃作業(yè)的、維護(hù)管理中盡量不費(fèi)錢的水凈化方法及其裝置。一種水凈化方法或裝置，需要凈化處理的被處理水流入相對(duì)向的電極間，對(duì)該電極間施加直流電壓，使被處理水中的陽離子電解析出在負(fù)極側(cè)電極上，對(duì)該被處理水進(jìn)行凈化處理，該電極的正極側(cè)使用鈦，負(fù)極側(cè)使用鋁或鋁合金，相對(duì)向的該電極間流入足以施加可絕緣破壞該正極側(cè)電極表面生成的陽極氧化膜的電壓的電流。此外，通過負(fù)極側(cè)的電腐蝕，自動(dòng)剝離、除去負(fù)極側(cè)中生成附著的水銹。
文檔編號(hào)C02F1/461GK101479197SQ20078002447
公開日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2007年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月8日
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