專利名稱：一種除垢緩蝕殺菌方法及其專用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種除垢緩蝕殺菌方法及其專用設(shè)備，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
污垢問題對(duì)于換熱系統(tǒng)來說一直是最大的難題，換熱系統(tǒng)中的污垢主要分為化學(xué)污垢和微生物污垢兩種。處理化學(xué)污垢，主要使用投加阻垢劑來緩解系統(tǒng)結(jié)垢，配合定期酸洗清除。但是化學(xué)阻垢劑使用效果的好壞和阻垢劑的選擇密切相關(guān)，通常阻垢劑很難達(dá)到理論上的效果。阻垢劑在水中還會(huì)增加電導(dǎo)率，相應(yīng)的降低了濃縮倍數(shù)，同時(shí)一部分阻垢劑是難降解有機(jī) 物，具有一定毒性，通常的阻垢劑還含有磷，會(huì)造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化，使后續(xù)處理難度加大。傳統(tǒng)的物理阻垢技術(shù)有主要有電場(chǎng)阻垢和磁場(chǎng)阻垢兩種，主要是利用電場(chǎng)或磁場(chǎng)作用改變碳酸鈣結(jié)晶結(jié)構(gòu)，使其更容易被水流沖走。首先，改變了結(jié)晶形狀的碳酸鈣結(jié)晶會(huì)更難粘附在光滑管道表面，但是隨著時(shí)間的推移，總會(huì)有一部分碳酸鈣結(jié)晶或者顆粒物粘附在管道表面上形成晶核，之后晶核就會(huì)逐漸長(zhǎng)大形成水垢。因此這些物理方法只是推遲了水垢的形成時(shí)間，等使用一段時(shí)間后水垢就會(huì)像平時(shí)那樣大量形成。其次，水垢形成之后改變了結(jié)晶形態(tài)，形成了松散的文石結(jié)構(gòu)，因此更容易被水流沖走。但是由于不是所有的結(jié)晶都能改變成文石結(jié)構(gòu)，所以隨著結(jié)晶的逐漸增大，松散的文石被沖走了，留下致密的方解石結(jié)構(gòu)沉淀，水垢還是很牢固的粘附在管道上。由上述問題可知，傳統(tǒng)物理阻垢法在使用了一段時(shí)間后都會(huì)發(fā)現(xiàn)效果越來越差。處理微生物污垢，主要是投加殺菌劑和緩蝕劑。循環(huán)水的溫度適宜微生物生長(zhǎng)，當(dāng)微生物大量繁殖后會(huì)引起水體濁度上升，并且附著在碳酸鈣結(jié)晶上會(huì)引起垢下腐蝕，管道被微生物腐蝕后又會(huì)進(jìn)一步提高濁度和色度。因此必須要投加大量的殺菌劑和緩蝕劑來清除微生物，降低水體中的鐵離子含量。通常使用的殺菌劑都是氧化性殺菌劑，這些殺菌劑本身對(duì)管道具有腐蝕性，會(huì)降低緩蝕劑效果。因此，使用化學(xué)藥劑很難達(dá)到除垢、緩蝕、殺菌效果的平衡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種除垢緩蝕殺菌方法及其專用設(shè)備，利用電解原理，將水中暫時(shí)硬度降低的同時(shí)，降低水體PH值，析出氯氣，實(shí)現(xiàn)了除垢、緩蝕、殺菌效果的動(dòng)態(tài)平衡?？梢匀∠瘜W(xué)藥劑的投加，提高循環(huán)水濃縮倍數(shù)。本發(fā)明是通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種緩蝕殺菌的除垢方法，是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的(I)電解步驟將待處理的循環(huán)水通入金屬承載罐進(jìn)行電解，其中，在陰極端，將HC03_電解為CO廣，與水中的Ca2+進(jìn)行結(jié)合形成CaCO3結(jié)垢并析出在陰極上，具體為
2H20 — 2Η++20ΙΓ — H2 t +20!ΓHCO3^Or — CO廣+H2OCa2++C0廣一CaCO3 I ；在陽極端，采用電極催化循環(huán)水中的氯離子生成氯氣，氯氣溶于水進(jìn)行殺菌防腐，具體為2Cr —Cl2 C12+H20 — HC1+HC10 ;所述電解步驟析出在陰極上的CaCO3結(jié)垢由一個(gè)控制系統(tǒng)控制在CaCO3結(jié)垢-腐蝕的平衡點(diǎn)附近；
(2)除垢步驟將析出的CaCO3結(jié)垢從陰極上脫落，并將脫落的水垢排出所述金屬承載罐本體外部。在陰極端的電解，主要是將水中的Ca(HCO3)2轉(zhuǎn)換成CaCO3沉淀，則水中的暫時(shí)硬度降低，由于hco3_轉(zhuǎn)化為co32_，因此水中的堿度也降低，酸度上升，避免了結(jié)垢和腐蝕的發(fā)生。在陽極端的電解，有效的催化水中的氯離子生成氯氣，氯氣再次溶于水，起到了殺菌作用，避免微生物腐蝕。在電解過程中不能再次溶于水的氣體會(huì)聚集在金屬承載罐的頂部，通過定期打開排氣管閥門，將氣體排出，并且，也可以將排氣管接到金屬承載罐的出水設(shè)備上，使氣體隨水流進(jìn)入外接的冷卻塔設(shè)備，最后散發(fā)。所述步驟(I)中的陽極為鈦氧化催化電極，陰極為所述金屬承載罐本體。所述步驟(I)中的CaCO3結(jié)垢-腐蝕的平衡點(diǎn)附近具體為通過控制電流的方式進(jìn)行，通過所述控制系統(tǒng)定義一個(gè)CaCO3結(jié)垢-腐蝕的平衡點(diǎn)的電流值，隨著電解的進(jìn)行，析出在陰極上的CaCO3結(jié)垢量增大，降低了電解的電流值，通過傳感器感應(yīng)到電流值的降低，停止電解，進(jìn)行所述除垢步驟，至陰極上的CaCO3結(jié)垢脫落并且達(dá)到CaCO3結(jié)垢-腐蝕的平衡點(diǎn)的電流值后，繼續(xù)恢復(fù)電解。所述CaCO3結(jié)垢_腐蝕的平衡點(diǎn)的電流值是一個(gè)固定數(shù)值或者是一個(gè)數(shù)值范圍。所述除垢步驟是通過機(jī)械刀刮、倒換電極或者短路電極中的一種方式進(jìn)行的。循環(huán)水在金屬承載罐內(nèi)進(jìn)行電解反應(yīng)時(shí)，由于電解形成CaCO3速度比平時(shí)快很多，形成的CaCO3非常松散，通過人工或者機(jī)械方式可以很輕松的從金屬承載罐內(nèi)壁上刮下來；或者通過倒換電極或者短路電極的方法很容易重新電解至金屬承載罐本體的底部。沉降到金屬承載罐本體底部的水垢可以通過排污閥排出設(shè)備，保證再次電解的正常運(yùn)行。所述倒換電極的方式具體為當(dāng)傳感器檢測(cè)到電解的電流值小于CaCO3結(jié)垢-腐蝕的平衡點(diǎn)的電流值時(shí)，控制系統(tǒng)控制電解的陰極和陽極進(jìn)行互換，此時(shí)陰極上吸附的CaCO3結(jié)垢開始軟化并脫落沉淀到所述金屬承載罐罐體底部，至傳感器檢測(cè)到電解電流值恢復(fù)至CaCO3結(jié)垢-腐蝕的平衡點(diǎn)的電流值時(shí)，再次互換電解的陰極和陽極，重新進(jìn)入電解步驟。所述短路電極的方式具體為在所述金屬承載罐本體上設(shè)置一個(gè)除垢電極，當(dāng)傳感器檢測(cè)到電解的電流值小于CaCO3結(jié)垢-腐蝕的平衡點(diǎn)的電流值時(shí)，控制系統(tǒng)控制切斷所述陽極，采用所述除垢電極作為陽極，此時(shí)電解短路，作為陰極的金屬承載罐罐體上吸附的CaCO3結(jié)垢開始軟化并脫落沉淀到所述金屬承載罐罐體底部，至傳感器檢測(cè)到電解電流值恢復(fù)至CaCO3結(jié)垢-腐蝕的平衡點(diǎn)的電流值時(shí)，控制切斷除垢電極，重新接通陽極，重新進(jìn)入電解步驟。一種除垢緩蝕殺菌設(shè)備，包括反應(yīng)器主體、電極系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述反應(yīng)器主體是一個(gè)具有蓋板的循環(huán)水金屬承載罐，電極系統(tǒng)包括陽極和陰極，所述陽極設(shè)置在所述蓋板上，并延伸至金屬承載罐內(nèi)部，所述陰極為金屬承載罐本身；所述排氣系統(tǒng)為排氣管，設(shè)置在金屬承載罐蓋板頂部；所述控制系統(tǒng)控制反應(yīng)器主體的進(jìn)水與出水、電解的開始與結(jié)束、電解過程的電流控制。所述金屬承載罐的本體上設(shè)置進(jìn)水閥、出水閥和排水閥。所述金屬承載罐本體上設(shè)置除垢電極。 所述除垢緩蝕殺菌設(shè)備可以是一個(gè)或者一個(gè)以上并聯(lián)使用。本發(fā)明的有益效果為I.通過電解水的方式來降低循環(huán)水體的pH值，并同時(shí)生成氯氣進(jìn)行殺菌，形成了一個(gè)除垢、緩蝕、殺菌效果的動(dòng)態(tài)平衡。2.形成的CaCO3水垢較為松散，后處理簡(jiǎn)單，保證電解運(yùn)行效率。3.配套設(shè)備完整，取消化學(xué)試劑投放，提高循環(huán)水濃縮倍數(shù)，避免藥劑對(duì)環(huán)境的污染。


圖I是單個(gè)除垢緩蝕殺菌設(shè)備的結(jié)構(gòu)主視2是單個(gè)除垢緩蝕殺菌設(shè)備的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖與實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。如圖I和圖2，是單個(gè)除垢緩蝕殺菌設(shè)備的結(jié)構(gòu)主視圖和側(cè)視圖，包括反應(yīng)器主體、電極系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其中反應(yīng)器主體是一個(gè)具有蓋板101的循環(huán)水金屬承載罐1，電極系統(tǒng)包括陽極2和陰極，陽極設(shè)置在蓋板101上，并延伸至金屬承載罐I內(nèi)部，陰極為金屬承載罐I本身；所述排氣系統(tǒng)為排氣管3，設(shè)置在金屬承載罐蓋板頂部；所述控制系統(tǒng)控制反應(yīng)器主體的進(jìn)水與出水、電解的開始與結(jié)束、電解過程的電流控制。金屬承載罐的本體上設(shè)置進(jìn)水閥4、出水閥5和排水閥6。進(jìn)水閥4、出水閥5控制循環(huán)水進(jìn)入和離開金屬承載罐，排水閥6控制水垢和一部分循環(huán)水離開金屬承載罐。金屬承載罐本體上還設(shè)置了除垢電極7。當(dāng)采用短路的方式進(jìn)行除垢時(shí)，可以采用除垢電極作為陽極，進(jìn)行電解短路，從而達(dá)到除垢效果。本設(shè)備在工作時(shí)可以是單個(gè)反應(yīng)器運(yùn)行，也可以是一個(gè)以上反應(yīng)器并聯(lián)運(yùn)行。以下通過實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。實(shí)施例I運(yùn)行時(shí)，排水閥關(guān)閉，出水閥打開，循環(huán)水進(jìn)入金屬承載罐后，金屬承載罐由罐體、陽極、蓋板組成。循環(huán)水在金屬承載罐內(nèi)反應(yīng)一段時(shí)間后從出水管回到循環(huán)水管路。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，水垢在金屬承載罐中大量形成，設(shè)備電流降低，控制器自動(dòng)控制除垢設(shè)備清洗，清洗時(shí)出水閥關(guān)閉，電解控制器控制電源陰極和陽極互換，電極互換后反應(yīng)一段時(shí)間，罐體上吸附的水垢逐漸軟化、脫落，沉淀到反應(yīng)器底部，當(dāng)電流恢復(fù)到預(yù)設(shè)值時(shí)，排污閥打開，水垢從排污閥排出。排污結(jié)束后排污閥關(guān)閉，出水閥打開，電解控制器再次互換電極，回到正常運(yùn)行模式。設(shè)備需要定期進(jìn)行排氣，手動(dòng)或者定時(shí)自動(dòng)打開排氣閥，也可將排氣管接在出水管上，使氣體從冷卻塔排出。實(shí)施例2運(yùn)行時(shí)，排水閥關(guān)閉，出水閥打開，循環(huán)水進(jìn)入金屬承載罐后，金屬承載罐由罐體、接頭、陽極、除垢電極、蓋板組成。循環(huán)水在金屬承載罐內(nèi)反應(yīng)一段時(shí)間后從出水管回到循環(huán)水管路。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，水垢在反應(yīng)器中大量形成，設(shè)備電流降低，控制器自動(dòng)控制除垢設(shè)備清洗，清洗時(shí)出水閥關(guān)閉，電解控制器切斷陽極電源，接通除垢電極作為陽極，金屬承載罐罐體短路,罐體短路一段時(shí)間后,罐體上吸附的水垢逐漸軟化、脫落,沉淀到·反應(yīng)器底部，當(dāng)電流恢復(fù)到預(yù)設(shè)值時(shí)，排污閥打開，水垢從排污閥排出。排污結(jié)束后排污閥關(guān)閉，出水閥打開，電解控制器切斷除垢電極，接通陽極，回到正常運(yùn)行模式。設(shè)備需要定期進(jìn)行排氣，手動(dòng)或者定時(shí)自動(dòng)打開排氣閥，也可將排氣管接在出水管上，使氣體從冷卻塔排出。
權(quán)利要求
1.一種緩蝕殺菌的除垢方法，其特征在于是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的 (1)電解步驟將待處理的循環(huán)水通入金屬承載罐進(jìn)行電解，其中， 在陰極端，將HCO3-電解為C032—，與水中的Ca2+進(jìn)行結(jié)合形成CaCO3結(jié)垢并析出在陰極上，具體為2H20 — 2H++20r — H2 i +20F HCCV+ΟΓ — CO廣+H2O Ca2++C0廣一CaCO3 I ； 在陽極端，采用電極催化循環(huán)水中的氯離子生成氯氣，氯氣溶于水進(jìn)行殺菌，具體為2CF — Cl2 C12+H20 — HC1+HC10 ； 所述電解步驟析出在陰極上的CaCO3結(jié)垢由一個(gè)控制系統(tǒng)控制在CaCO3結(jié)垢-腐蝕的平衡點(diǎn)附近； (2)除垢步驟將析出的CaCO3結(jié)垢從陰極上脫落，并將脫落的水垢排出所述金屬承載罐本體外部。
2.如權(quán)利要求I所述的一種緩蝕殺菌的除垢方法，其特征在于所述步驟(I)中的陽極為鈦氧化催化電極，陰極為所述金屬承載罐本體。
3.如權(quán)利要求I所述的一種緩蝕殺菌的除垢方法，其特征在于所述步驟(I)中的CaCO3結(jié)垢-腐蝕的平衡點(diǎn)附近具體為通過控制電流的方式進(jìn)行，通過所述控制系統(tǒng)定義一個(gè)CaCO3結(jié)垢-腐蝕的平衡點(diǎn)的電流值，隨著電解的進(jìn)行，析出在陰極上的CaCO3結(jié)垢量增大，降低了電解的電流值，通過傳感器感應(yīng)到電流值的降低，停止電解，進(jìn)行所述除垢步驟，至陰極上的CaCO3結(jié)垢脫落并且達(dá)到CaCO3結(jié)垢-腐蝕的平衡點(diǎn)的電流值后，繼續(xù)恢復(fù)電解。
4.如權(quán)利要求3所述的一種緩蝕殺菌的除垢方法，其特征在于所述CaCO3結(jié)垢-腐蝕的平衡點(diǎn)的電流值是一個(gè)固定數(shù)值或者是一個(gè)數(shù)值范圍。
5.如權(quán)利要求I所述的一種緩蝕殺菌的除垢方法，其特征在于所述除垢步驟是通過機(jī)械刀刮、倒換電極或者短路電極的中的一種方式進(jìn)行的。
6.如權(quán)利要求5所述的一種緩蝕殺菌的除垢方法，其特征在于所述倒換電極的方式具體為當(dāng)傳感器檢測(cè)到電解的電流值小于CaCO3結(jié)垢-腐蝕的平衡點(diǎn)的電流值時(shí)，控制系統(tǒng)控制電解的陰極和陽極進(jìn)行互換，此時(shí)陰極上吸附的CaCO3結(jié)垢開始軟化并脫落沉淀到所述金屬承載罐罐體底部，至傳感器檢測(cè)到電解電流值恢復(fù)至CaCO3結(jié)垢-腐蝕的平衡點(diǎn)的電流值時(shí)，再次互換電解的陰極和陽極，重新進(jìn)入電解步驟。
7.如權(quán)利要求5所述的一種緩蝕殺菌的除垢方法，其特征在于所述短路電極的方式具體為在所述金屬承載罐本體上設(shè)置一個(gè)除垢電極，當(dāng)傳感器檢測(cè)到電解的電流值小于CaCO3結(jié)垢-腐蝕的平衡點(diǎn)的電流值時(shí)，控制系統(tǒng)控制切斷所述陽極，采用所述除垢電極作為陽極，此時(shí)電解短路，作為陰極的金屬承載罐罐體上吸附的CaCO3結(jié)垢開始軟化并脫落沉淀到所述金屬承載罐罐體底部，至傳感器檢測(cè)到電解電流值恢復(fù)至CaCO3結(jié)垢-腐蝕的平衡點(diǎn)的電流值時(shí)，控制切斷除垢電極，重新接通陽極，重新進(jìn)入電解步驟。
8.一種除垢緩蝕殺菌設(shè)備，其特征在于包括反應(yīng)器主體、電極系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述反應(yīng)器主體是一個(gè)具有蓋板的循環(huán)水金屬承載罐，電極系統(tǒng)包括陽極和陰極，所述陽極設(shè)置在所述蓋板上，并延伸至金屬承載罐內(nèi)部，所述陰極為金屬承載罐本身；所述排氣系統(tǒng)為排氣管，設(shè)置在金屬承載罐蓋板頂部；所述控制系統(tǒng)控制反應(yīng)器主體的進(jìn)水與出水、電解的開始與結(jié)束、電解過程的電流控制。
9.如權(quán)利要求8所述的一種除垢緩蝕殺菌設(shè)備，其特征在于所述金屬承載罐的本體上設(shè)置進(jìn)水閥、出水閥和排水閥；所述金屬承載罐本體上設(shè)置除垢電極。
10.如權(quán)利要求8所述的一種除垢緩蝕殺菌設(shè)備，其特征在于所述除垢緩蝕殺菌設(shè)備可以是一個(gè)或者一個(gè)以上并聯(lián)使用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種除垢緩蝕殺菌方法及其專用設(shè)備，這種除垢緩蝕殺菌設(shè)備包括反應(yīng)器主體，所述反應(yīng)器主體上安裝電極系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)，所述電極系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)由一個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制；本發(fā)明還公開了這種設(shè)備的除垢方法，通過電極系統(tǒng)電解反應(yīng)器主體中的循環(huán)水，使循環(huán)水中的HCO3-電解為CO32-結(jié)合鈣離子析出在陰極上，陽極上Cl-電解為Cl2配合電解產(chǎn)生的一部分羥基自由基進(jìn)行殺菌消毒，上述系統(tǒng)采用控制系統(tǒng)將循環(huán)水控制在“結(jié)垢-腐蝕”平衡點(diǎn)附近，使生成的水垢再次被溶解，循環(huán)處理。本發(fā)明常用于換熱設(shè)備，可以取消化學(xué)藥劑的投加，提高循環(huán)水的濃縮倍數(shù)，起到連續(xù)低濃度殺菌作用，達(dá)到結(jié)垢-腐蝕動(dòng)態(tài)平衡。
文檔編號(hào)C02F5/00GK102963989SQ201210359698
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者喬治·王陶, 鄭巍 申請(qǐng)人:江蘇江華水處理設(shè)備有限公司