專利名稱：：一種微電流電解滅菌除藻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：,本發(fā)明涉及滅菌除藻設(shè)備，特別是指一種微電流電解滅菌除藻裝置。
背景技術(shù)：
：藍纟田菌(cyanobacteria)亦一爾藍卩萊或藍纟錄〉萊(blue-greenalgae)。它們的細胞核結(jié)構(gòu)中無核膜、核仁，屬原核生物，不進行有絲分裂，細胞壁也與細菌相似，由肽聚糖組成，革蘭氏染色陰性，故它們歸屬于原核微生物中。藍細菌為單細胞生物，個體比細菌大，一般直徑或?qū)挾葹?-15pm。但是，藍細菌很少以單一個體生活，通常是在分裂后仍聚集在一起，形成絲狀或單細胞的群體。當許多個體聚集在一起，可形成很大的群體，肉眼可見。藍細菌主要生長在水體表層，即水面下0.5m之間，多數(shù)藍細菌為藍色或藍綠色，所以，人們習慣上仍然稱它為藍藻或藍綠藻。藍細菌分布廣泛，從南極到北極，從海洋到高山均可見其蹤跡。它們常生長在巖石、樹皮或在池塘、湖泊中生長，繁殖旺盛，使水體的顏色隨藍細菌本身的顏色而變化。有的種類能發(fā)生草腥味或霉臭味。藍細菌含有色素系統(tǒng)(主要含有藻藍素，此外還含有葉綠素a、胡蘿卜素或藻紅素)。由于每種藍細菌細胞內(nèi)所含有各種色素的比例不一，所以，可能呈藍、綠、紅等顏色。藍細菌的營養(yǎng)簡單，不需要維生素，以硝酸鹽或氨作為氮源，能固氮的種很多。某些種具有圓形的異形胞(hererocyst),—般延著絲狀體或在一端單個地分布，是藍細菌進行固氮作用的場所。藍細菌進行放氧性的光合作用，為專性光能無機營養(yǎng)微生物，其反應如下C02+H20=[CH20]細胞物質(zhì)+02(g)這些特點與一般藻類相似。其繁殖以裂殖為主，少數(shù)種類有孢子；絲狀藍細菌還可通過斷裂形成斷殖體進行繁殖，沒有有性繁殖。當水體中排入大量含氮和磷的物質(zhì)，導致水體富營養(yǎng)化，則使藍細菌過度繁殖，將水面覆蓋并使水體形成各種不同色彩的現(xiàn)象，在淡水域稱為"水華"(waterbloom)，在海水域稱為赤潮。能形成"水華"的藍細菌包括孩i嚢藻屬(Microcystis)、魚腥藻屬(Anabaena)、顫藻屬(Oscillatoria)等屬中的一些種。由藍細菌形成的"水華，，往往有劇毒，^口4同色樣i囊'萊(Microcystisaerugeosa)禾口7Jc華魚月星'菜(Anabaenaflos-aguae)等，家禽或家畜飲用這種水后不到一,J、時甚至幾分鐘內(nèi)就可中毒死亡，而且也能引起水生生物(如魚類)中毒死亡。由于大量藍細菌將水面覆蓋從而阻礙了水體復氧，同時大量藍細菌因死亡而腐敗，致使水體因而缺氧而發(fā)臭，形成惡性循環(huán)。(任南琪等，污染控制微生物學，p38-39,哈爾濱工業(yè)大學出版社，2002年出版)。天然水體中，除了水體富營養(yǎng)化產(chǎn)生的大量藍藻以外，尚有許多有害細菌和病毒等，如大腸桿菌(Coliform)、腸道球菌(Enterococcusgroup)、霍亂菌(Vibriocholerae)等等，這些菌體在船舶航行所采集的壓載水中，有可能被帶往其它水域，引發(fā)生態(tài)災難。通常為減小船舶過大的彎曲力矩和剪切力，減輕船體震動，幾乎所有的船舶都設(shè)有壓載水系統(tǒng)。實驗證明，長期積存在壓載水艙中的壓載水中存在大量的細菌、病原體和其他的一些非本地的微生物。在富含鐵元素的壓載些外來的或新的微生物排出時，會造成當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境平衡失調(diào)。一般而言，這些微生物對人體有害，一旦發(fā)生壓載水的泄漏，會污染環(huán)境、船舶，威脅人員的健康，也可能造成貨物的損壞。隨著人們環(huán)境保護觀念的增強，這個問題顯得越來越突出。IMO(InternationalMaritimeOrganization,國際海事組織)調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，4種甲藻等有毒藻類是通過船舶壓載水傳播到中國的，并造成大面積的赤潮災害(劉富斌，船舶，2006年8月.第4期)。2004年國家環(huán)?？偩止迹覈捎谏锶肭衷斐傻闹苯咏?jīng)濟損失高達574億元，其中海洋生物入侵是主要成因之一。,針對這類情況，人們很早就進行多方面的努力，以期避免有害生物和病原體通過壓載水污染其它水域或造成生態(tài)突難。早在1982年，IMO出臺的《1982年4關(guān)合國海洋法/>約》(UNCLOS,UnitedNationsConferenceontheLawoftheSea)第196(1)條規(guī)定，"各國應采取一切必要措施以防止、減少和控制由于在其管轄或控制下使用技術(shù)而造成的海洋環(huán)境污染，或由于故意或偶然在海洋環(huán)境某一特定區(qū)域引入外來的或新的物種致使海洋環(huán)境可能發(fā)生重大和有害的變化"；2002年世界可持續(xù)發(fā)展峰會實施計劃的34(b)條，意識到船舶無控制地排放壓載水和沉積物已經(jīng)造成有害水生物和病原體的轉(zhuǎn)移，對環(huán)境、人類健康、財產(chǎn)和資源造成傷害或損壞，號召各方行動起來加快制定解決壓載水引入外來生物問題的措施；目前一些國家已經(jīng)采取單邊行動以防止、最大限度地減少并最終消除通過船舶進入其港口引入有害水生物和病原體的風險，且這一問題上引起了全世界的廣泛關(guān)注，急需要制定一個全球適用的規(guī)則以及導則，使其有效實施并統(tǒng)一解釋，繼續(xù)推進更安全、有效的壓載水管理方法的發(fā)展，從而繼續(xù)防止、最大限度地減少并最終消除有害水生物和病原體的轉(zhuǎn)移；在此基礎(chǔ)上，IMO制定《國際船舶壓載水和沉積物控制與管理公約》，通過控制和管理船舶壓載水和沉積物以防止、最大限度地減少并最終消除有害水生物和病原體的轉(zhuǎn)移造成的環(huán)境、人類健康、財產(chǎn)及資源風險，并避免此種控制造成的不必要的消極影響，并且鼓勵、促進相關(guān)知識和技術(shù)的發(fā)展；這個公約雖然美國和我國目前尚未簽字，多數(shù)發(fā)達國家已經(jīng)簽字，全球范圍內(nèi)按此條約實現(xiàn)壓載水的管理，只是一個時間問題。針對大面積水體的藍藻治理和防止外來有害水生物、病原體入侵的技術(shù)及相應的裝備和設(shè)施，必須具備以下特征(1)、殺滅微生物和病原體速度必須很快否則，在大面積水體中，當處理后的水再次進入本體水中，如果加入的是殺生劑，就會很快被稀釋而減弱殺菌能力，加上大量未殺滅的微生物，很快會大規(guī)模繁殖，治理效果4艮差；如果應用于壓艙水處理中，壓搶水抽入和排放通過裝置只有很短的時間，如果殺滅微生物和病原體速度不夠快，其處理后的水體就不能達標；(2)、殺滅效率高《2004年國際船舶壓載水和沉積物控制與管理公約》的規(guī)則D-2條規(guī)定的排放壓載水性能標準必須滿足(a).每立方米中最小尺寸大于或等于50微米的可生存生物少于IO個；且(b).每毫升中最小尺寸小于50微米但大于或等于IO微米的可生存生物少于10個；且(c).作為一種人體健康標準，指標微生物應小于下述濃度(i).有毒霍亂弧菌少于每100毫升1個菌落形成單位(cfu)或小于每一克(濕重)浮游動物樣品1個cfu;(ii).大腸桿菌少于每100毫升250cfu;及(iii).腸道球菌少于每100毫升100cfu;(3)、對生態(tài)環(huán)境不能產(chǎn)生二次危害；(4)、處理能力大大面積水體如湖泊的富營養(yǎng)化問題，殺菌滅藻的處理能力是關(guān)鍵因素之一；對于船舶壓艙水處理，船舶不可能長時間停留，一般要求單機處理能力在300M3/hr以上。現(xiàn)有的水體富營養(yǎng)化和藍藻的治理技術(shù)體系，以及壓艙水處理技術(shù)體系，主要有(1)殺生藥劑，(2)濾網(wǎng)撈集和膜處理技術(shù)，(3)超聲技術(shù)，(4)高壓滅藻，(5)生物治理，(6)生態(tài)治理，(7)紫外滅菌技術(shù)，(8)電解產(chǎn)生活性物質(zhì)滅菌技術(shù)。殺生藥劑中國專利申請?zhí)?2100332/>開一種應用于工業(yè)水領(lǐng)域以及公共場所、污水回用領(lǐng)域的氧化型含溴復合殺生劑-溴氯威；中國專利申請?zhí)?00510025284推出一種由戊二醛，季胺鹽構(gòu)成的醛類復合高效殺生劑；中國專利申請?zhí)?00510025395公開了一種含有異蓬唑啉酮、氯化十二烷基二曱基節(jié)基銨、用于污水處理的殺生劑；WIPO(世界知識產(chǎn)權(quán)組織)公開的國際專利WO03002406采用銅陽極電解產(chǎn)生銅離子殺菌。這類殺生劑的生物毒性較大，殘留時間長，在國內(nèi)尚可以應用于循環(huán)式污水或冷卻水系統(tǒng)中的殺菌處理，不適合于湖泊等大面積富7營養(yǎng)化水體和需要排放的壓艙水處理。美國專利US2005016933采用添加(3102作為殺生劑，國際專利WO2005061388、美國專利US2004099608和US2003029811、日本專利JP2007144391、JP2006239556、JP2006263563，分別/>開了采用過濾和添加臭氧作為殺生劑的水處理技術(shù)和相應的裝置，這類裝置和技術(shù)，沒有二次污染，在小流量水體或飲用水殺菌處理中有一定優(yōu)勢，但對于壓艙水等大流量水體或大流域水體的滅菌除藻處理，運行成本很高。通常，加入殺生藥劑，對局域小水體效果很好，但難以維持較長時間，在夏季1-2周后，一般又需加藥。對于治理大面積，富營養(yǎng)化水體存在運行成本高、殺生劑對水體存在二次污染等問題；如果應用于壓艙水處理，其殘留物尚需通過生物毒性和毒理評價。濾網(wǎng)撈集和膜處理技術(shù)濾網(wǎng)撈集、以及過濾這類機械方法清除藍藻，如目前昆明澳池在藍藻大規(guī)模爆發(fā)的夏季，對于大面積水體的治理，不過杯水車薪，難見成效；這種技術(shù)和相應的裝置，不可能有效除去有害細菌(有毒霍亂弧菌、大腸桿菌、腸道球菌等)和病毒，無法滿足壓艙水處理的要求，不適于壓艙水處理。這種技術(shù)方案，多作為水處理中過濾大顆粒懸浮物或泥沙的輔助手段。目前，發(fā)達國家多采用膜處理技術(shù)和相應的裝置，過濾微生物、浮游生物和細菌，如日本專利JP2005342626,JP20060099157，JP2006223997,JP2005342626,國際專利WO2007114198,均采用膜技術(shù)將抽入作為壓艙水的海水或淡水中的細菌和微生物過濾，這類技術(shù)和裝置需要較高的壓力，耗能大，并且膜很容易被污染和堵塞；對于大面積水體的藍藻治理和快速流動的大流量水體，運行成本較高，處理能力不可能滿足相應的要求。超聲波技術(shù)超聲波不但有強烈的振動，而且還具有空化作用并產(chǎn)生大量的微射流，可以使液體對容器壁產(chǎn)生強烈的沖擊作用，這樣的功能被應用于超聲清洗，也被應用于增強反應效果，如中國專利申請?zhí)?00510117457所公布的一種基于超聲作用的內(nèi)電解廢水處理方法和裝置，和中國申請?zhí)?9120675所公布的一種超聲波水處理的方法及其裝置，應用于增強絮凝效果；如中國專利申請?zhí)?00610085548所公布的偶氮染料廢水處理方法，和德國專利DE19919824所公開的氧化有機錫技術(shù)，采用超聲波促進化學反應的進行。超聲空化作用產(chǎn)生的微區(qū)高壓，可以用于細胞的破碎，但這樣的效果多是將超聲能量匯聚在較小的區(qū)域內(nèi)才能實現(xiàn)，因此，目前的超聲技術(shù)和相應的水處理裝置，對于小體積水體，并可以采用循環(huán)流動的水體，實施可操作性比較大，如中國專利申請?zhí)?00610023241所公布的聲光殺菌飲用水處理裝置。日本專利JP2006007184將超聲換能器(28~200KHz)加于管道外壁，通過超聲波將通過管道的壓艙水進行殺菌滅藻處理；JP2005021814則提供相應的壓艙水管式超聲滅菌除藻裝置，裝置中將超聲換能器安裝于箱體兩側(cè)，水路從箱體中通過，超聲波將經(jīng)過的水體中微生物殺滅；這兩份專利均沒有考慮到超聲波的對于安裝于對面管壁或箱體的超聲換能器壓電陶瓷的損傷，而且垂直于超聲換能器的反射回波對壓電陶瓷的損傷同樣不能忽略，否則直接影響超聲換能器的壽命，從而降低裝置的運行穩(wěn)定性和可靠性。專利申請?zhí)?8236857所公布的超聲波水處理機，和國際專利WO03095370所推出的一種環(huán)形、連續(xù)的超聲處理壓艙水裝置，其超聲換能器面臨同樣的問題。但對于大面積水體的藍藻治理和快速流動的大流量水體，現(xiàn)有的超聲處理裝置，除了上述問題之外，如果單獨采用超聲技術(shù)處理，尚存在能耗高，運行成本高，殺滅效果難以保證等不利因素，不具備可操作性。高壓滅藻高壓殺菌和滅藻，是采用將水體加壓到一定程度，使細菌和藻類的細月包石皮裂，i口曰本專利JP2007021287、JP2005270754、JP2005254138、但對于大面積水體的藍藻治理，高壓滅藻同樣存在能耗高，運行成本高等不利因素，不具備可操作性；針對壓艙水處理，也存在處理能力和運行成本的問題。生物治理對于淡水富營養(yǎng)化水體，人們寄希望于生物治理，但生物治理有可能因引入外來生物對本地物種造成生物突難。而且，藍藻實際是藍細菌，產(chǎn)生的毒素在ppm級就可以使魚類、家禽在數(shù)分鐘內(nèi)死亡；SatoshiNakai在2001發(fā)表的工作報告中(ALGALGROWTHINHIBITIONEFFECTSANDINDUCEMENTMODESBYPLANT-PRODUCINGPHENOLSSATOSHINAKAI*,YUTAKAINOUEandMASAAKIHOSOMI，WaterResearch,Vol.35,Issue7，May2001,Pages1855-1859)指出，草和其他水生植物可以在一定程度上減少水質(zhì)的富營養(yǎng)化程度，但較少有植物能釋放可以抑制藍細菌的生長的酚類物質(zhì)。對于海水體系的赤潮，生物治理是不現(xiàn)實的。目前生物法對藻類的治理尚處于探索階段，國際上尚無對大規(guī)模富營養(yǎng)化水體采用生物防治藍藻的成功先例，而且由于藍藻所包含的藍細菌種屬較多，難以用一種或有限的幾種微生物、噬菌體對藍藻實現(xiàn)總體抑制。另外，從處理速度和效率考慮，生物治理技術(shù)不適合壓艙水的處理。生態(tài)治理在外源污染得到控制的情況下，恢復水生高等植物以提高水體的自凈能力，是湖泊富營養(yǎng)化治理和生態(tài)恢復的關(guān)鍵。但這種方法見效時間較長，難以在短期內(nèi)實現(xiàn)富營養(yǎng)化水體的藍藻控制。而富營養(yǎng)化水體的藍藻爆發(fā)，會將水面覆蓋，阻礙水體復氧，同時大量藍細菌因死亡而腐敗，消耗水體的溶解氧而使水體發(fā)臭，導致魚類死亡和其他水生動物死亡，形成惡性循環(huán)。同樣，生態(tài)治理技術(shù)不適合壓艙水的處理。10紫外滅菌技術(shù)由于水體本身對紫外線的強烈吸收作用，使得紫外線滅菌作用的范圍和滅菌能力受到制約，一般紫外線滅菌技術(shù)多應用于處理負荷較低的小體積水體和循環(huán)流動的水體。如中國專利申請?zhí)?0051114所公開的紫外線水處理滅菌系統(tǒng)、200610093390所公開的家庭飲用水處理機。.美國專利US2004134861和US2005211639、國際專利WO2004002895和WO2005110607分別推出采用多組紫外燈產(chǎn)生的紫外線連續(xù)處理壓艙水裝置；另外，紫外線輻照與超聲結(jié)合，可以加強殺菌效果，如中國專利申請?zhí)?0060112所公開的聲光殺菌飲用水處理裝置，和200520087812所公開的應用于養(yǎng)殖海水處理的海水強力紫外線消毒過濾器；美國專利US5738780將紫外線殺菌與直流電解結(jié)合在一起，應用于壓艙水處理。但這些技術(shù)仍然受到紫外線滅菌作用的范圍和滅菌能力的制約，對于高負荷、大流量水體和大面積水體的殺菌效果，還是不能令人滿意。電解產(chǎn)生活性物質(zhì)滅菌技術(shù)以添加食鹽、然后通過電解產(chǎn)生次氯酸消毒滅菌的技術(shù)和裝置，前人有許多工作，包括中國專利申請?zhí)?00610042972.2公開的"一種雙功能電解水生成器"、200510111126.77>開的"一種小型消毒水生成器及其使用方法"、200520077629.2公開的"1吏攜式水源消毒機"、200510023766.2公開的"高濃度次氯酸消毒水的制備方法"，比直接添加漂白粉、投放二氧化氯、雙氧水等方案要便捷、節(jié)省成本，但會增大所處理水體的鹽度，尤其對于大面積湖泊、水庫的富營養(yǎng)化水體的殺菌、滅藻處理，長期運轉(zhuǎn)條件下，所有添加藥劑和增大水體鹽度的措施，均是不可接受的。國際專利WO200605826l公開了一種采用電解產(chǎn)生次氯酸鹽的壓搶水處理方法和相應的系統(tǒng)、日本專利JP2001000974公開的電解處理壓艙水裝置、和與此類似的還有中國專利申請?zhí)?00510046991公開的船舶壓載水(壓艙水)電解處理系統(tǒng)、中國專利申請?zhí)?00480027174公開的處理水貯存器的電解裝置，將處理水體中的氯離子、水分子電解為具有高氧化活性的物質(zhì)(ClO-,'OH,H202,(O))，對水體中的細菌和藻類的細胞、RNA、DNA進行氧化作用，使其失活和死亡，從而達到滅菌滅藻效果，并使處理過的水體保持持續(xù)消毒作用。這種方法和系統(tǒng)存在兩種缺陷(1)、體系的電極間距滿足壓艙水在海水中的電解設(shè)計要求，不能滿足淡水體系的要求，因為船舶在航運水域和?？康母劭冢械氖强拷涌?，屬于淡水區(qū)域，二者由于水體電導率差異而引起的電解電壓變化太大。電解體系施加于陽極和陰極之間的電壓有三部分構(gòu)成，參見圖1，其中Ul:由陽極氧化反應的電極電位和極化超電勢構(gòu)成，如果電化學反應的極化現(xiàn)象可以忽略，對于特定的反應體系(反應濃度、pH、溫度不變)，Ul基本不變，不隨電流密度改變而變化；U2:溶液的電阻引起的壓降，溶液電導率越低，則電阻R越大，隨電流密度的增大而升高；U3:由陰極還原反應的電極電位和極化超電勢構(gòu)成，如果反應極化現(xiàn)象可以忽略并且不存在陰極被懸浮物和無機物沾污、包覆現(xiàn)象，對于特定的反應體系(反應濃度、pH、溫度不變)，U3基本不變，不隨電流密度改變而變化。要保證體系一定的殺菌、滅藻能力，電解電流I基本上要求恒定在一定數(shù)值之上，如果電極間距為d(對于目前所有公開采取電解法的體系，均沒有在體系運行中考慮改變電極間距的設(shè)計)，電極面積為S,水體電導率為n，則存在如下關(guān)系<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>對于一定的電解系統(tǒng)，由于I、d、S為確定值，但不同類型的水有不同的電導率，海水體系為30000|iS/cm;河口水體，退潮時，水流表現(xiàn)為向海洋的單一流向，雖受海洋潮沙影響，此時交匯區(qū)的水化學組成近似于江河水質(zhì)，電導率可以在50—500(aS/cm之間；平潮時，既有河流的下瀉，也有潮流的上溯，此時交匯區(qū)的水質(zhì)較復雜，而且不穩(wěn)定；漲潮時，潮沙對河口區(qū)影響大，海水可上溯到河口內(nèi)很深的距離，此時交匯區(qū)中水的化學組成則表現(xiàn)出海水特征。因此，當河口水體的在50—500pS/cm之間時，至少與海洋水體相差60倍以上，從(l)式可知，施加于陽極和陰極之間的水體上的電壓U2,至少有60倍以上的差別，4艮難保證電解系統(tǒng)在安全電壓范圍內(nèi)可以滿足船舶運行于不同水域?qū)号撍幚淼囊蟆?2)、在淡水體系中陰極存在結(jié)垢現(xiàn)象，并致使陰極與水體之間的電阻急劇增大，影響電解效率，如果需要保證電流恒定，則整體的電解電壓急劇升高，體系無法正常運行。在淡水體系中，電解過程在陰極的結(jié)垢主要是CaC03，由于陰極表面和陰極區(qū)域吸附大量的陽離子以滿足電荷平衡，水體中陽離子濃度沒有很大的差異，Ca^電荷較高，在陰極表面和陰極區(qū)域富集，在該局部區(qū)域與水體中的HC03—發(fā)生如下反應Ca2+HC03=CaC03(s)+H+(2)JeffreyA.Franz在關(guān)于電解產(chǎn)氧過程中陰極沉淀/結(jié)垢引起的電極表面的污染對好氧生物降解體系影響的研究(WaterResearch,Vol.36,Issue9,May2002,Pages2243-2254)中指出，陰極表面沉淀主要為CaC03。在先申請專利99253589所公開的水箱自潔消毒器在長期運行過程中，陰極有明顯的CaC03沉淀，在硬度較高的地區(qū)使用，甚13至因為反應(2)產(chǎn)生的CaC03沉淀造成電解管路堵塞；在申請專利號03156596.4"組合式微電流電解水處理技術(shù)和裝置"，雖然超聲探頭對電極表面進行清洗的過程中，可以使結(jié)垢問題得到緩解，但對水生生態(tài)體系有可能產(chǎn)生不利的影響，長期運行過程中，陰極表面仍然存在輕微結(jié)垢現(xiàn)象；該裝置雖然可以實現(xiàn)對大面積富營養(yǎng)化水體的藍藻有效的治理和抑制，但多組平行的電極，使安裝平臺(船、浮筒)在移動過程中，造成轉(zhuǎn)向困難；而且，水生動物(魚類)容易進入電極之間，遭致電擊，并形成電極短路；這種裝置固定于水槽中將海水養(yǎng)殖的水通過水槽進行電解滅菌、消毒處理，處理海水以1.0~1.5m/s的流速通過安裝電解裝置的水槽，長期運行后(至少3個月以上)其槽底出現(xiàn)小量的白色沉淀(槽底離電極邊緣2cm)，但陰極表面不被沉淀覆蓋。中國專利申請?zhí)?00520114686.3所推出的"藍藻治理裝置，，，同樣面臨類似的CaC03沉積和結(jié)垢問題。CaC03存在三種晶型方解石(calcite)、文石(aragonite)和球文石(vaterite)，方解石(calcite)容易形成比較致密的結(jié)構(gòu)，在電極上不易脫落；文石(aragonite)—^:在才莫板存在下或者高溫下(80°C以上)結(jié)晶、生長才能形成，電解過程不具備這樣的條件；球文石(vaterite)結(jié)構(gòu)疏松，容易脫落。我們將應用于海水養(yǎng)殖消毒環(huán)境的組合式微電流電解水處理裝置的白色沉積物、淡水養(yǎng)殖水處理的組合式微電流電解水處理裝置的陰極表面的白色結(jié)垢、和高樓水箱使用的水箱自潔消毒器的陰極表面的白色結(jié)垢刮下，分別進行場發(fā)射電子掃描分析(SEM)照片和紅外(IR)吸收分析，結(jié)果如圖2a、2b、2c和圖3所示，其中，圖3中a曲線是海水吸收分析曲線，b曲線是淡水吸收分析曲線，c曲線是自來水吸收分析。從圖2a可以看出，海水養(yǎng)殖電解處理體的白色沉淀顆粒相對較小，大部分為球形；圖2b和圖2c分別為淡水養(yǎng)殖的電解處理體系的陰極表面的結(jié)垢和高樓水箱使用的水箱自潔消毒器的陰極表面的白色結(jié)垢的SEM照片，顆粒較大；與此對應的IR吸收譜圖3表明，曲線a為海水養(yǎng)殖電解處理體系的白色沉淀顆粒的紅外吸收譜，除了方解石(calcite)的碳酸根面內(nèi)彎曲振動v4特征吸收峰712cm"和碳酸根面外彎曲振動v2吸收峰875cm"之外，還有球文石(vaterite)的特征吸收帶745cm",與淡水養(yǎng)殖的電解處理體系的陰極表面結(jié)垢的紅外吸收譜b、和高樓水箱使用的水箱自潔消毒器的陰極表面白色結(jié)垢的紅外吸收譜；c有顯著區(qū)別，b和c十分相似，屬于典型的方解石(calcite)紅外吸收語；這與SEM的分析結(jié)果相符。針對解決電解過程中陰極結(jié)垢問題，中國專利申請?zhí)?00620032114所公開的一種倒極運行的電化學反應器，借助于倒極使陰極結(jié)垢脫落；這種倒極方法又引入一個新問題，頻繁倒極除垢，將使電解裝置的陽極喪失催化活性，導致電極產(chǎn)生很高的超電勢，電流效率下降。目前，電解產(chǎn)生氧化性物質(zhì)以進行水處理的體系，一般均采用具有催化活性的DSA陽極(DimensionallyStableAnode),是以金屬鈥或鈦合金為基體在其表面涂覆以鉑族元素氧化物的一種電極材料，是荷蘭人HenriBernardBeer(1909-1994)發(fā)明的。H.Beer65專利是一種以鈦或鈦合金為芯材/基材，從鉑、銥、銠、把、釘、鋨中選擇鉑族金屬或其合金的氧化物，特別是含有一種以上的非鉑族金屬氧化物(如Ta、Ti)，組成外層電極；意大利DeNora公司和美國DiamondShamrock公司于1968年成功地將Beer發(fā)明應用于氯i威生產(chǎn)中。其食鹽電解用陽極開發(fā)了鈦基鉑族金屬氧化物電極，催化活性高，而且能使用15年以上。DSA自20世紀60年代末問世后，至今已經(jīng)歷時40年整。張招賢在關(guān)于"涂層電極40年"一文中指出(電鍍與涂飾，2007年第26巻第l期)，鈦陽極的誕生極大地推進了食鹽電解生產(chǎn)的發(fā)展，被譽為氯堿工業(yè)一大技術(shù)革命。DSA的發(fā)明是20世紀電化學工業(yè)最重大的發(fā)明之一，是對電化學領(lǐng)域劃時代的貢獻。但這種電極，如果作為陰極使用，則由于Pt、Ir、Ru、Rh、Pd和Ti均為強吸氬材料，陰極反應產(chǎn)生的H2被Pt、Ir、Ru、Rh、Pd和Ti所吸附，致使體積膨脹引起涂層與芯材之間剝離，導致涂層和活性物質(zhì)脫落，喪失催化活性?！赣捎诖竺娣e富營養(yǎng)化水體和大流量壓艙水處理技術(shù)所存在上述的缺陷，導致無法同時適用于淡水和海水體系、不能有效殺滅細菌和藍藻、運行成本高、會造成二次污染。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明在于提供一種微電流電解滅菌除藻裝置，以解決上述水處理技術(shù)中，無法同時適用于淡水和海水體系、不能有效殺滅細菌和藍藻的問題。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種微電流電解滅菌除藻裝置，包括安裝在箱體的進水管道上感應溶液電導值的檢測器，所述箱體內(nèi)按照組內(nèi)陽極、輔助電極、陰極的順序安裝至少一組以上的電極組，控制器判斷所述電導值的大小，控制所述箱體內(nèi)電極的極性、及電路連接；所述控制器內(nèi)包括判斷單元，用于判斷所述電導值的大小，并按照判斷結(jié)果觸發(fā)相應的海水電解模式單元、淡水電解模式單元、倒極電解模式單元工作；所述海水電解模式單元，用于接收觸發(fā)后，導通所述陽極、陰極的電路連接，斷開輔助電極的電路連接；所述淡水電解模式單元，用于接收觸發(fā)后，將所述陰極的極性改為陽極，將所述輔助電極的極性改為陰極，導通未改變極性的陽極、改變極性的陽極、陰極的電路連接；.所述倒極模式單元，用于判斷裝置的運行次數(shù)、運行時間超過設(shè)定閾值后，將所述輔助電極的極性改為陽極，導通改變極性的陽極、未改變極性的陰極的電路連接，斷開未改變極性的陽極的電路連接。優(yōu)選的，所述電極組內(nèi)的電極形狀為片狀電極或管狀電極。優(yōu)選的，還包括安裝在所述箱體兩端的超聲發(fā)生器、及超聲波反射體，所述超聲發(fā)生器內(nèi)包括至少一個以上超聲換能器，所述電極組的位置在所述超聲發(fā)生器和超聲波反射體之間。優(yōu)選的，所述電極形狀為片狀時，所述超聲波反射體的形狀為三棱柱形或者圓弧形，棱柱的棱邊或圓弧朝向超聲發(fā)生器的方向凸出；所述電極形狀為管狀時，所述超聲波反射體的形狀為圓錐形，圓錐的頂尖朝向超聲發(fā)生器。優(yōu)選的，所述電極形狀為管狀時，所述各個電極、各個超聲換能器呈同一圓心的圓環(huán)狀排列。優(yōu)選的，所述檢測器為電導率感應式電導傳感器或電導變送器。優(yōu)選的，所述的鈦陽極至少是以金屬鈦或鈦合金的一種為基體，在其表面涂覆含有金屬Pt、Ir、Ru、Rh、Pd或Os、及其氧化物中至少一種，和含有至少Ta或Ti的氧化物的涂層電才及(DSA)。優(yōu)選的，所述輔助電極和陰極至少是以金屬鈥或鈦合金的一種為優(yōu)選的，所述超聲反射體的材料至少包括塑料、金屬鈦、鈦合金、不銹鋼、碳鋼或銅合金的一種材料構(gòu)件。優(yōu)選的，還包括安裝在所述箱體出水管道上用于檢測電解后溶液中氯含量的電位計或余氯電極、及余氯變送器；所述各個電解單元按照所述氯含量值調(diào)節(jié)電解的電流、電壓值。本發(fā)明中的裝置，可同時應用到海水或淡水中滅菌除藻，具有良好的殺菌除藻效果，并可實現(xiàn)自動除垢，且應用范圍廣；并加入超聲發(fā)生器，通過超聲波有效破壞各種細菌和藻類細胞；設(shè)備筒單，且應用范圍廣泛。圖1是電解體系統(tǒng)的示意圖2a海水養(yǎng)殖電解處理體的白色沉淀顆粒示意圖2b淡水養(yǎng)殖的電解處理體系的陰極表面的結(jié)垢示意圖2c高樓水箱使用的水箱自潔消毒器的陰極表面的白色結(jié)垢示意圖3是不同水質(zhì)IR吸收譜圖的曲線示意圖4是微電流電解滅菌除藻裝置的示意圖5a是微電流電解器的電極組的板狀鈦陽極結(jié)構(gòu)示意圖5b是微電流電解器的電極組的板狀鈦陰極結(jié)構(gòu)示意圖5c是微電流電解器的電極組的平板式輔助電極結(jié)構(gòu)示意圖6是微電流電解器中板狀電極組排列示意圖7A是塑料電極固定支架結(jié)構(gòu)示意圖7B是圖7A中部分放大的示意圖7C是圖7B中B-B的剖視圖8是該裝置中控制器的結(jié)構(gòu)圖9A是超聲換能器發(fā)射的超聲波傳輸方向示意圖9B是超聲反射體所反射的超聲波傳輸方向示意圖IO是箱式微電流電解滅菌除藻裝置示意圖11是圖9中A-A向的示意圖12A是800mmx500mm鈦陽極(S=2.0mm)結(jié)構(gòu)圖；圖12B是800mmx500mm鈦陰極(5=2.0mm)結(jié)構(gòu)圖；圖12C是800mmx500mm鈦網(wǎng)輔助電極(S=1.3mm)結(jié)構(gòu)圖；圖13是微電流電解滅菌除藻裝置的控制原理圖；'圖14是箱式微電流電解滅菌除藻裝置的電極排列結(jié)構(gòu)示意圖；圖15是圖9中B向的示意圖16是箱式微電流電解滅菌除藻裝置密封電極組橡膠墊的電極接線端出口排列結(jié)構(gòu)示意圖17是箱式微電流電解滅菌除藻裝置電極密封蓋板電極接線示意圖18A是接線端子的主視圖；圖18B是接線端子的左視圖；圖19是三菱柱排列結(jié)構(gòu)示意圖20是箱式微電流電解滅菌除藻裝置超聲發(fā)生器排列示意圖；圖21是超聲發(fā)生器與箱體、超聲發(fā)生器蓋板連接的密封橡膠墊結(jié)構(gòu)示意圖22是圖9中C向的示意圖23A是管式微電流電解滅菌除藻裝置的超聲強化微電流電解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖23B是圖23A中的局部放大示意圖24是固定棒狀鈦陽極、包含電極引線的塑料法蘭結(jié)構(gòu)示意圖；圖25是固定棒狀鈦陽極、不包含電極引線的塑料法蘭結(jié)構(gòu)示意圖26是為固定多孔管狀輔助電極、包含電極引線的塑料法蘭結(jié)構(gòu)示意圖27是為固定多孔管狀輔助電極、不包含電極引線的塑料法蘭結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施例方式為清楚說明本發(fā)明的裝置，下面結(jié)合附圖并給出優(yōu)選實施例詳細說明。本發(fā)明實施例的原理圖可參見圖4,包括檢測器檢測進水管路中的電導，控制器判斷檢測器所檢測到的電導，不同的電導下控制超聲強化微電流電解器在相應的模式下工作。其中，檢測器可采用電導率傳感器或電導儀。電導率傳感器采用感應式電導率傳感器，由于這種傳感器的工作原理是在溶液中的封閉回路中，產(chǎn)生一個感應電流，通過測量電流的大小得到溶液的電導率，其抗污染性很強，可以保證系統(tǒng)在復雜的水質(zhì)環(huán)境中運行穩(wěn)定。電導儀、電位計分別可以采用電導變送器、余氯變送器，便于工控。超聲強化微電流電解器中包括直流電解電源、電解電極組、箱體、和電極引線連接端子、超聲發(fā)生器、超聲反射體組成。其中直流電源采用線性直流電源，4妻入端為110V或220V交流電，輸出為直流電，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)電解電流，輸出電壓控制在36V的安全范圍內(nèi)；電極組由金屬鈦和鈦合金為芯材的涂層電極等距離排列組成；箱體包括外殼、密封件、固定件和連接法蘭，外殼、法蘭采用塑料構(gòu)件；超聲發(fā)生器包括殼體、換能器、電源超聲發(fā)生器。微電流電解器中電解電極組可實現(xiàn)滅菌滅藻的作用，并可根據(jù)實際情況添加超聲發(fā)生器，實現(xiàn)對細菌和藻類細胞的破碎。超聲強化微電流電解器的電極組內(nèi)主要包括(1)、鈦陽極采用金屬鈦或鈦合金為基體在其表面涂覆至少含有一種金屬Pt、Ir、Ru、Rh、Pd、Os或及其氧化物、和含有至少一種Ta、或Ti的氧化物的電極作為陽極-鈦陽極(DSA陽極)，Pt、Ir、Ru、Rh、Pd、Os、Ta、Ti均能提供d、f空軌道的催化活性中心的有利于實現(xiàn)電子轉(zhuǎn)移，避免極化現(xiàn)象，并有利于高活性氧化性物質(zhì)的生成；為了避免電極與引線之間接點所通過的電流過大而容易在工作中產(chǎn)生燒斷現(xiàn)象，板狀陽極至少有2個接線端，在陽極上均勻分布，參見圖5a的鈦陽極結(jié)構(gòu)示意圖，在接線端上開有通孔，可以與電線連接采用螺釘緊固；管狀陽極可以通過環(huán)狀接觸以解決接觸點局部電流過大問題。(2)、陰極采用金屬鈦或鈦合金為基體在其表面涂覆至少一種Ta、Ti的氧化物的電極構(gòu)件；可以保證在電導率較低的淡水體系中轉(zhuǎn)化電極性質(zhì)作為陽極時具有一定的催化活性，同時Ta、Ti的氧化物吸氫能力低，不會在作為陰極使用時脫落；同樣，為了避免電極與引線之間通過的電流過大而容易在工作中產(chǎn)生燒斷現(xiàn)象，板狀陰極至少有2個接線端，在陰極上均勻分布，參見圖5b的陰極結(jié)構(gòu)示意圖，在接線端上開有通孔，可以與電線連接采用螺釘緊固；管狀陰極可以通過環(huán)狀接觸以解決接觸點局部電流過大問題。(3)、輔助電極采用平均孔徑不小于3mm的金屬鈦或鈦合金網(wǎng)、」其表面涂覆至少一種Ta、Ti的氧化物作為外層的電極構(gòu)件，保證在倒極除垢作為陽極使用時，電極材料不會被腐蝕；同樣，為了避免電極與引線之間通過的電流過大而容易在工作中產(chǎn)生燒斷現(xiàn)象，板狀輔助電極至少有2個接線端，在輔助電極上均勻分布，參見圖5c的輔助電極結(jié)構(gòu)示意圖，在接線端上開有通孔，可以與電線連接采用螺釘緊固；管狀輔助電極可以通過環(huán)狀接觸以解決點接觸局部電流過大問題；對于板狀鈥陽極、陰極和輔助電極，在電極長度不大于1200mm的條件下，接線端子以2到3個為上，接線端子太多對系統(tǒng)的密封和外形美觀均有影響。的循序等距離排列，組成微電流電解系統(tǒng)的電極組；板狀電極構(gòu)成的電極組排列參見圖6,所有電極均采用雙面涂覆的電極，由于陽極造價相對較高，可以使最后一組的排列中，標記A處為陽極，標記C為陰極，標記B為輔助電極，以陰極C為最外側(cè)，以保證裝置的空間利用率和降低成本。采用塑料定位支架，參見圖7A、7B、7C，圖7B是圖7A中的放大示意圖，圖7C是圖7B中B-B的剖視圖。通過塑料定位支架將電極固定。由于海水與淡水的電導不同，因此，通過不同的電導由控制器選擇不同的電解模式控制超聲強化微電流電解器中不同的電極工作，控制器的示意圖可參見圖8,包括判斷單元和電解模式單元，電解模式單元分為海水電解模式單元、淡水電解模式單元、倒極電解模式單元。當判斷單元判斷出檢測器檢測的電導率大于1500(aS/cm的海水水體，觸發(fā)海水電解模式單元工作，海水電解模式單元控制輔助電極B不工作，通過陽極A和陰極C之間的電解作用，將處理水體中的氯離子、水分子電解為具有高氧化活性的物質(zhì)(CIO-,OH,H202，(O)),對水體中的細菌和藻類的細胞的RNA、DNA進行氧化作用，使其失活和死亡，從而達到滅菌滅藻效果，并使處理過的水體的保持持續(xù)消毒作用；由于輔助電極B的大量的通孔和超聲波的共同作用，使電解產(chǎn)生的活性物質(zhì)的擴散和氧化殺菌效果不會因為輔助電極B存在而受影響；當判斷單元判斷出檢測器檢測的電導率小于1500jiS/cm的淡水水21體中，觸發(fā)淡水電解模式單元工作，淡水電解模式單元控制輔助電極B作為陰極，原來的陰極C均作為陽極，原陽極A的性質(zhì)不變，相應的電極間距為原來的二分之一，根據(jù)(l)式可知，對于低電導率的淡水水體的電解處理可以大大降^^的工作電壓；在硬度較高的水體中，如果輔助電極B工作較長時間，表面沉積碳酸鈣，倒極電解模式單元可根據(jù)運行次數(shù)、運行時間到達一定閾值時，通過改變原來陰極C(淡水體系工作時為陽極之一)與輔助電極B的極性——進行倒極電解，倒極電解模式單元將輔助電極B改為陽極，作為陽極之一的原陰極c(淡水體系工作時為陽極)再次改為陰極，電解除垢，在倒極除垢過程中，原陽極A不工作，可以有效地保護陽極A的催化活性，從而保證裝置運行的長期穩(wěn)定性和可靠性。根據(jù)水箱長期運行的規(guī)律，在相同的淡水水體中運行，采用恒電流電解，如果在電流不變的條件下，電解電位升高20%,則表明電解過程中陰極肯定結(jié)垢，以采用在相同電解電流、在相同的淡水水體中電解運行時電解電位(Ul+U2+U3)升高20%時，采用倒極電解模式除垢，倒極電解的電流密度不大于20mA/cm2,倒極電解時間不需大于l小時即可；而在海水體系中運行，無需采用倒極電解除垢。當電極組采用管狀電極時，可以按照同樣的順序?qū)⑤o助電極安在陰極、陽極之間，各電極等距離沿徑向同軸排列構(gòu)成，采用帶有均布的支撐筋不多于6根的塑料法蘭固定，以減少水阻。裝置中還可包括用于破壞細菌和藻類細胞的超聲發(fā)生器及超聲反射體。超聲發(fā)生器包括殼體、換能器、電源組成，采用多個超聲換能器陣列，在殼體中均勻布置，并與板狀電極組排列方向均布平行排列，以增大超聲波的強度，保證處理裝置的水體中超聲場分布均勻；在管狀電極組的微電流電解體系中，宜采用環(huán)形均布排列。在超聲發(fā)生器產(chǎn)生的超聲波傳輸過程中，參見圖9A、圖9B,雖然有發(fā)散作用，但如果遇到與前進方向垂直的平面，將有相當一部分能量沿原路反射回去，超聲反射體構(gòu)成的反射平面或曲面與超聲波行進的方向成一定角度，從而改變超聲波的反射方向，強化對電極的清洗作用，減輕結(jié)垢現(xiàn)象；另一方面，增加了超聲波在處理裝置的水體中的傳播路程，從而增大超聲作用使細菌和微生物的細胞破碎的機會；再者避免超聲波直接沿原路反射，以免造成對超聲換能器壓電振子的損傷，延長使用壽命。所述的超聲波反射體，可以為塑料、金屬鈦、鈦合金、不銹鋼、碳鋼或銅合金等材料，為防止系統(tǒng)運行時材料的腐蝕，以金屬鈦、鈦合金、塑料為構(gòu)件最佳。超聲波反射體的可以是三棱柱或半圓柱體，三棱柱的一個柱面與箱體銜接，并且與電極平行，三棱柱的一條棱與超聲發(fā)生器發(fā)射的超聲波傳輸方向垂直；半圓柱體則將柱平面與箱體^f舒接，并且與電解電極平行，曲面與超聲發(fā)生器發(fā)射的超聲波傳輸方向垂直；這樣可以保證有效的改變超聲波的反射方向，強化對電極的清洗作用，減輕結(jié)垢現(xiàn)象，同時，增大超聲破碎細菌和微生物細胞壁的能力；其中，優(yōu)選采用三棱柱結(jié)構(gòu)，以提高超聲場分布均勻性。對于管狀電極體系，超聲反射體采用圓錐型的結(jié)構(gòu)為佳。該裝置中采用板狀電極的結(jié)構(gòu)圖可參見圖10,箱式超聲強化微電流電解滅菌除藻裝置連接進水法蘭1,在進水管道中設(shè)置有感應式電導傳感器2，該裝置的箱式殼體5中具有板式電極組4，板式電極組4中設(shè)置有固定板式電極的塑料電極固定支架3;箱式殼體5上連接出水法蘭6，并在出水管路上設(shè)置有余氯電極7及余氯變送器；裝置內(nèi)安裝有超聲反射體9,板式電極組4外安裝有電極組密封橡膠墊10，通過蓋板15固定在箱式殼體5上，并通過緊固件11固定，鈦陽極12、陰極13、鈦網(wǎng)輔助電極14安裝在塑料電極固定支架3上，裝置的一端安裝有超聲發(fā)生器殼體16,殼體16內(nèi)安裝有超聲換能器17,超聲發(fā)生器殼體16與箱體之間連接有密封橡膠墊18，并通過超聲發(fā)生器蓋板19固定。采用PEEK(聚醚醚酮)制成的InPro7250HT感應式電導傳感器2和梅特勒-托利多變送器構(gòu)成進水水體的電導檢測和信號傳輸部分，將信號輸出端與控制器連接；采用SZ283余氯電極7和意大利B&C(CL3630余氯變送器)構(gòu)成余氯檢測和信號傳輸部分，將信號輸出端與控制器連接。裝置采用厚度優(yōu)選為15mm的U-PVC(聚氯乙烯)板制成。內(nèi)部優(yōu)選凈尺寸為1580mmx600mmx515mm的箱式殼體5，進水連接法蘭2和出水連接法蘭6的外徑優(yōu)選為350mm、內(nèi)徑為200mm、8個為孔徑為22mm的螺栓孔均布在直徑為295mm的圓環(huán)上，采用M20緊固螺栓分別與進水管道、出水管道連接，如圖11所示，圖11為圖9中A向的示意圖。板式電極組4優(yōu)選采用長800mm、寬500、厚度52.5mm表面涂覆Ir、Rh氧化物和Ti02的鈥陽極12;優(yōu)選長800mm、寬500、厚度52.5mm、芯材為金屬鈦表面涂覆Ta、Ti的氧化物的電極作為陰極13;優(yōu)選長800mm、寬500mm、厚度51.3mm、芯材為金屬鈥、網(wǎng)孔(中心距)為4.5mmxl2.5mm、表面涂覆Ta、Ti的氧化物的鈥網(wǎng)電極作為輔助電極14;所有電極均有兩個接線端，分別參見圖12A至圖12C。采用6塊陽極、7塊陰極、12塊網(wǎng)狀輔助電極按照陰極、輔助電極、陽極的循序中心距相間25mm等距離排列插在塑料固定支架3上，固定支架的固定槽離箱底有15mm,保證運行期間水體中沉積的少量沉積物不會導致電極之間短路，參見圖7和圖14，由于箱體凈高為500mm,佳j反狀電極有15mm的高度完全留在箱體的板內(nèi)(構(gòu)成箱體的板厚度為15mm),從而保證電極可以準確定位，并且在流水作用下，不會發(fā)生錯動和移位；電極從箱體的安裝槽口插入箱內(nèi)，另一側(cè)的兩端嵌入塑料固定支架3，安裝槽口長803mm、寬3mm，便于安裝定位，參見圖15;安裝槽口與電極密封蓋板15之間，加厚度為5mm的密封橡膠墊10，用M8螺栓經(jīng)OlOmm的通孔25緊固；在密封橡膠墊對應于電極接線端處劃口，作為密封電極組橡膠墊的電極接線端出口26,使電極接線端通過，同時保證密封效果，參見圖16、圖17;每個電極接線端用厚4mm、外徑為25mm、中心開有17mmx3mm通孔的不銹鋼壓片30和中心孔徑為18mm、高50mm的M30螺栓31緊固密封，將電線用螺絲經(jīng)電極接線端的螺孔與電極連接，電極接線端、金屬壓片30、中空緊固螺栓31構(gòu)成接線端子，如圖18A、圖18B所示。板式電極組4內(nèi)的電極與線性恒流直流電源連接，如圖13所示，線性恒流電源輸出端i、iii、v為正極輸出端，ii、iv為負極輸出端；陰極13通過接線端子28分別與線性恒流直流電源的輸出端ii、iii連接，輔助電極14通過接線端子29分別與線性恒流直流電源的輸出端iv、v連4妄，線性恒流直流電源的輸出端i、iii、v為正才及輸出端，ii、iv為負極輸出端。在海水體系電解運行時(電導率大于1500|iS/cm)，控制器接通線性恒流直流電源的i、ii輸出端子；在淡水體系電解運行時(電導率小于1500pS/cm)，控制器接通線性恒流直流電源的i、iii、iv輸出端子；倒極除垢運行時，控制器接通線性恒流直流電源的ii、v輸出端子；可以使裝置在淡水、海水水體中穩(wěn)定、可靠地運行。超聲反射體9采用PVC制成底面為50mm、高15mm等腰三角形、長為515mm的三菱柱，12個相同的三菱柱按照與電極平行的方向排列，焊接在箱式殼體5上，參見圖9、圖19;將10個TYH-50-25型功率50W、工作頻率25KHz的超聲換能器17,用AB膠粘結(jié)在厚度為2mm的Crl8Ni9Ti不銹鋼超聲發(fā)生器殼體16上，均勻分布，參見圖9、圖20,在箱式殼體5、超聲發(fā)生器殼體16、和超聲發(fā)生器面板19之間，各加一個厚度為3.5mm的密封橡膠墊密封墊18，參見圖21,用M20x60螺栓經(jīng)(D22mm的通孔32將它們緊固在一起，保證密封效果，超聲換能器17的電線經(jīng)超聲發(fā)生器面板19的中心孔導出，參見圖22,與超聲發(fā)生器的電源21連接。電導變送器的輸出端與控制器的輸入端連接，控制器的輸出端與超聲發(fā)生器的電源21、線性直流恒流電源連接，線性恒流直流電源采用型號規(guī)格為0-30V/800A線性電源；通過控制器的指令對進水水質(zhì)的電導率、排水水質(zhì)中余氯進行檢測，控制器中各個電解單元根據(jù)所測的電導率決定電解模式，根據(jù)余氯大小調(diào)節(jié)電解電流、電壓；線性恒流直流電源的電壓、電流信號傳輸給控制器，控制器中倒極電解模式單元決定是否需要進行倒極；控制器還可以根據(jù)預定的功率選擇相25應組數(shù)的超聲換能器17工作，以對超聲發(fā)生器的功率進行控制。上面的詳細描述了板式電極組的裝置，下面詳細描述管式電極組的微電流電解滅菌除藻裝置。如圖23A所示，管式微電流電解滅菌除藻裝置，主體包括連接進水法蘭l、感應式電導傳感器2、出水法蘭6、余氯電極7、余氯變送器、超聲反射體、電導變送器、超聲發(fā)生器電源、線性恒流直流電源、控制器、超聲發(fā)生器33,帶法蘭的三通34，固定棒狀鈦陽極塑料法蘭35-1、35-2,固定多孔管狀輔助電極塑料法蘭36-1、36-2,表面包覆Ti02的多孔管狀輔助電極37，同時作為水路管體的表面包覆Ti02的管狀陰極38,含有金屬Pt、Ir氧化物的棒狀鈥陽極39，密封墊40，圓錐形不銹鋼超聲反射體41，帶有金屬墊片的引線端子42組成。超聲發(fā)生器33和超聲反射體41通過塑料三通34、中間添加密封橡膠墊40與電極組用螺栓緊固在一起，密封橡膠墊40的安裝可參見圖23B。超聲波反射體41的形狀為圓錐形，圓錐的頂尖朝向超聲發(fā)生器。管狀電極可以按圓環(huán)狀排列，此時，各個超聲換能器也按圓環(huán)狀排列，且與管狀電極的圓心為同心。進水連接法蘭1和出水連接法蘭6可以用緊固螺栓分別與進水管道、出水管道連接。法蘭35-l、35-2用于固定棒狀鈦陽極39,參見圖23A、圖23B、圖24、圖25，為減少水阻，固定電^L的塑料法蘭采用不多于六根的均布的支撐筋，法蘭35-1、35-2的厚度一般為不小于12mm，帶有電極引線50的法蘭35-1，沿其一根支撐筋的中心位置鉆有03.5~O5.0mm直達電極固定圓槽的通孔，固定圓槽的深度為5~6mm,布設(shè)電極引線與棒狀鈦陽極39和線性恒流直流電源的輸出端子i連接，將電極與塑料法蘭35-1圓槽之間的間隙用防水絕緣膠粘結(jié)密封，其另一端與不帶電極引線的塑料法蘭35-2的固定圓槽嵌合，不必粘結(jié)，便于拆卸；法蘭36-1、36-2用于固定多孔管狀輔助電極37，參見圖23A、圖23B、圖26、圖27，為減少水阻，同樣固定電極的塑料法蘭采用不多于六根的均布的支撐筋，法蘭厚度不小于12mm,支撐電極的圓環(huán)的直徑在多孔管狀輔助電極的內(nèi)直徑0-2mm~外直徑①+2mm之間，按多孔管狀輔助電4及的直徑和厚度開設(shè)深度為6~8mm的環(huán)行凹槽用于固定陽極，帶有電極引線的法蘭36-1,沿其一根支撐筋的中心位置鉆有直徑03.5~①5.0mm直達固定電極的環(huán)行凹槽通孔，布設(shè)電極引線與多孔管狀輔助電極37連接，其電極引線與直流恒流電源的輸出端子iv、v連接，然后將電極與塑料法蘭36-1環(huán)行凹槽之間的間隙用防水絕緣膠粘結(jié)密封，輔助電極37的另一端與不帶電極引線的塑料法蘭36-2的環(huán)行凹槽嵌合，不必粘結(jié)，便于拆卸；在各法蘭之間，加密封墊40，用螺栓將整個裝置緊固在一起，作為水路管體的管狀陰極38通過帶銅墊片的引線端子42與直流恒流電源的輸出端子ii、iii連接，多孔管狀陰極37及管狀陰極38與棒狀鈦陽極39同軸。線性恒流直流電源的輸出端i、iii、v為正4及輸出端，ii、iv為負極輸出端；在海水體系電解運行時(電導率大于1500pS/cm),控制器接通線性恒流直流電源的i、ii輸出端子；在淡水體系電解運行時(電導率小于1500|iS/cm)，控制器接通線性恒流直流電源的i、iii、iv輸出端子；倒極除垢運行時，控制器接通線性恒流直流電源的ii、v輸出端子；可以使裝置在淡水、海水水體中穩(wěn)定、可靠地運行?？刂破髋c檢測器、超聲發(fā)生器的電源、線性恒流直流電源之間的連接方式、控制模式與實施例l相同，此處不再贅述。:該裝置中的線性恒流直流電源采用型號規(guī)格為0-30V/800A線性電源；將厚度為1.5mm、網(wǎng)孑L(中心距)為3.0mmx6.0mm的鈥網(wǎng)用寬10mm、厚1.5mm的鈥條，焊接成接近(O=60mm，長1030mm)的多孔鈦管，經(jīng)空氣中12(TC加熱3小時并按照12。C/min降溫速率降至室溫的處理，使其表面均勻包覆Ti02,作為多孔管狀輔助電極37;將鈦管(C>=108mm，^6.5mm，長1000mm)，用同樣的方法處理后，作為陰極38，用表面涂覆Pt、Ir氧化物的棒狀鈦陽極39(O=20mm，長1060mm),功率40W的超聲發(fā)生器作為主體配置，可以實現(xiàn)處理流量為30M3/hr的水體滅菌除藻。對使用本發(fā)明中裝置進行淡水、海水中滅菌除藻分析結(jié)果如下試驗與使用條件(1)、50M3不銹鋼水箱，試驗水體為自來水，水質(zhì)指標參見表1;實驗用自來水水質(zhì)Cl-(ppm)硬度CaC03(ppm)堿度CaC03(ppm)電導率^S/cm30~48320~380350~3708.0~8.5750~800<table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table>結(jié)果計算結(jié)果的測定方法，參照GB15979,采用經(jīng)過微電流電解滅菌除藻裝置處理前后的水樣各l.OOml,用經(jīng)過滅菌的瓊脂培養(yǎng)基，置于35士2。C培養(yǎng)48小時，計數(shù)細菌菌落數(shù)目，以(18)式計算殺菌效率ri，測試耳又3組平行樣，求耳又平均值。T(={(M-N)/M}xl00%(18)其中N為電解處理后的水樣的菌落數(shù)，M為電解處理前的水樣的菌落數(shù)。滅藻結(jié)果的測定方法，采用葉綠素變化進行近似估計，將處理后的水體，與未經(jīng)處理的水體，自然放置24小時，然后測試兩種水體中的葉綠素含量，近似評價對藍藻的殺滅效果，盡管多數(shù)藻類無法確定死活、已經(jīng)殺死的微生物經(jīng)過濾進入濾液也對葉綠素的測定有貢獻。試驗結(jié)果(1)、自來水水體試驗A、采用板式電極的處理能力為300M3/hr的箱式微電流電解滅菌除藻裝置，用50M3的自來水進行滅菌試驗，水體水泵按照250M3/hr的流量輸送進入裝置處理，按3種電流密度各運行，鈦陽極12和原陰極13均作為電解陽極，以輔助電極14作為陰極，分別參照GB15979測試原水和處理后的水體中細菌總數(shù)，根據(jù)(18)式計算殺菌效率ri，結(jié)果列于表4，表明經(jīng)箱式超聲強化微電流電解滅菌除藻裝置處理水體，工作電壓不大于30V，具有良好是殺菌效果。不同電流密度條件下殺菌效果<table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table>表4B、采用處理能力為30M3/hr的管式微電流電解滅菌除藻裝置，用50M3的自來水進行滅菌試驗，同樣用水泵按照30M3/hr的流量輸送進入裝置處理，按3種電流密度各運行(因為陽極直徑不同，以電流密度無法準確描述電解工況，以總電流35A、18A、7A來描述更確切一些，分別對應管陽極38的近似電流密度為5.0mA/cm2、2.5mA/cm2、1.0mA/cm2),原管狀陰極38和棒狀鈥陽極39均作為電解陽極，以輔助電極37作為陰極，分別參照GB15979測試原水和處理后的水體中細菌總數(shù)，根據(jù)(18)式計算殺菌效率ri,結(jié)果列于表5，表明經(jīng)箱式超聲強化微電流電解滅菌除藻裝置處理水體，工作電壓不大于30V，具有良好是殺菌效果。不同電流密度條件下殺菌效果<table>tableseeoriginaldocumentpage30</column></row><table>表5(2)、海水養(yǎng)殖場的滅菌除藻處理采用處理能力為300M3/hr的箱式微電流電解滅菌除藻裝置，水體水泵按照300M3/hr的流量提升送入裝置處理，以鈥陽極12和陰極13工作，輔助電極不工作，采用電流密度為16mA/cm2，運行電壓為6.4V，處理后的水體沿池邊約100米長的水渠流回到養(yǎng)殖池，每天運行6小時，運行32天，參照GB15979測試分別第一天和最后一天原水和處理后的水體中需氧菌總(Totalaerobiccount)，和對比原水葉綠素與處理水24小時后的水體中的葉綠素推測對藻類的殺滅作用，結(jié)果列于表6，裝置運行過程中有效地抑制了藻類的生長。海水養(yǎng)殖池殺菌滅藻效果(電流密度為16.0mA/cm2)<table>tableseeoriginaldocumentpage30</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage31</column></row><table>表7本發(fā)明中的裝置，通過上述的試驗可明顯得出本發(fā)明裝置的殺菌除藻效果，且可同時應用到海水或淡水中滅菌除藻，并可實現(xiàn)自動除垢，且應用范圍廣；并加入超聲發(fā)生器，通過超聲波有效破壞各種細菌和藻類細胞；設(shè)備簡單，且應用范圍廣泛。對于本發(fā)明各個實施例中所闡述的裝置，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1、一種微電流電解滅菌除藻裝置，其特征在于，包括安裝在箱體的進水管道上感應溶液電導值的檢測器，所述箱體內(nèi)按照組內(nèi)陽極、輔助電極、陰極的順序安裝至少一組以上的電極組，控制器判斷所述電導值的大小，控制所述箱體內(nèi)電極的極性、及電路連接；所述控制器內(nèi)包括判斷單元，用于判斷所述電導值的大小，并按照判斷結(jié)果觸發(fā)相應的海水電解模式單元、淡水電解模式單元、倒極電解模式單元工作；所述海水電解模式單元，用于接收觸發(fā)后，導通所述陽極、陰極的電路連接，斷開輔助電極的電路連接；所述淡水電解模式單元，用于接收觸發(fā)后，將所述陰極的極性改為陽極，將所述輔助電極的極性改為陰極，導通未改變極性的陽極、改變極性的陽極、陰極的電路連接；所述倒極模式單元，用于判斷裝置的運行次數(shù)、運行時間超過設(shè)定閾值后，將所述輔助電極的極性改為陽極，導通改變極性的陽極、未改變極性的陰極的電路連接，斷開未改變極性的陽極的電路連接。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電極組內(nèi)的電極形狀為片狀電極或管狀電極。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，還包括安裝在所述箱體兩端的超聲發(fā)生器、及超聲波反射體，所述超聲發(fā)生器內(nèi)包括至少一個以上超聲換能器，所述電極組的位置在所述超聲發(fā)生器和超聲波反射體之間。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述電極形狀為片狀時，所述超聲波反射體的形狀為三棱柱形或者圓弧形，棱柱的棱邊或圓弧朝向超聲發(fā)生器的方向凸出；所述電極形狀為管狀時，所述超聲波反射體的形狀為圓錐形，圓錐的頂尖朝向超聲發(fā)生器。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述電極形狀為管狀時，所述各個電極、各個超聲換能器呈同一圓心的圓環(huán)狀排列。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述檢測器為電導率感應式電導傳感器或電導變送器。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的鈦陽極至少是以金屬鈦或鈦合金的一種為基體，在其表面涂覆含有金屬Pt、Ir、Ru、Rh、Pd或Os、及其氧化物中至少一種，和含有至少Ta或Ti的氧化物的涂層電極(DSA)。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述輔助電極和陰極至少是以金屬鈦或鈦合金的一種為基體，在其表面涂覆至少一種Ta或Ti的氧化物的電^f及構(gòu)件。9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述超聲反射體的材料至少包括塑料、金屬鈦、鈦合金、不銹鋼、碳鋼或銅合金的一種材料構(gòu)件。10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括安裝在所述箱體出水管道上用于檢測電解后溶液中氯含量的電位計或余氯電極、及余氯變送器；所述各個電解單元按照所述氯含量值調(diào)節(jié)電解的電流、電壓值。全文摘要本發(fā)明公開了一種微電流電解滅菌除藻裝置，包括安裝在箱體的進水管道上感應溶液電導值的檢測器，所述箱體內(nèi)按照組內(nèi)陽極、輔助電極、陰極的順序安裝至少一組以上的電極組，控制器判斷所述電導值的大小，控制所述箱體內(nèi)電極的極性及電路連接；所述控制器內(nèi)包括判斷單元，用于判斷所述電導值的大小，并按照判斷結(jié)果觸發(fā)相應的海水電解模式單元、淡水電解模式單元、倒極電解模式單元工作。該裝置可同時應用到海水或淡水中滅菌除藻，具有良好的殺菌除藻效果，并可實現(xiàn)自動除垢，且應用范圍廣；并加入超聲發(fā)生器，通過超聲波有效破壞各種細菌和藻類細胞；設(shè)備簡單，且應用范圍廣泛。文檔編號C02F1/467GK101434430SQ20081008418公開日2009年5月20日申請日期2008年3月28日優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日發(fā)明者劉炳言,孫盛羽,曹學磊,曹學良,杜清華,王鳳娟,王家君申請人:曹學磊