专利名称：水处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型的涉及一种水处理装置，更具体地说涉及一种用对各种供水系统中的水进行消毒、抑制藻类和粘膜浆的形成、清除水垢以及预防腐蚀等多种处理的多功能水处理装置。
背景技术：
在已有的许多供水系统中，如冷却塔供水系统，生产用的冷却水系统等等都需要进行水处理。水处理通常包括清除水垢、消毒、抑制藻类和粘膜浆以及防电极腐蚀。通常，水处理可根据上述单个或多个处理要求应用不同的处理方法。众所周知，在应用化学处理方法的系统中，使用化学制品通常会引起环境污染等问题。对于具有针对性的水处理，例如，清除水垢，可用化学或物理处理方法，物理方法如电磁方法、静电法和磁方法，但这些物理或化学方法不能从水中把钙清除，反而让钙留在水中。对水的消毒，可应用铜或其它金属进行电解作用的消毒方法。通常，为提供可同时用于消毒、抑制藻类和粘膜浆处理，人们大多数都应用变换电极极性的方法来防止在电极上形成水垢。尽管也有的人采取改变电解室的设计而不变换电极的极性，但是它们的设计并没有解决消除水垢和防腐蚀的问题。
美国专利第5364512、5344531、4936979和4680114号揭示了一种电极极性变换的方法，以便防止在电极上形成水垢。然而，水垢或钙从电极脱离后就留在了水中。
在美国专利第4525272号中，发明人提出了一种目的在于消毒的仪器设计。在该专利中，既没有提到清除水垢的技术，也没有提到如何防腐蚀。所提到的电极只是限于使用铜作为阳极和使用铁丝网作为阴极。很明显，铜电极是一个非永久性的防蚀消耗性阳极，一旦消耗完，需要替换。
在美国专利第4127467号中，发明人提供了一种有关电离室的结构布置。在该电离室中，所用的电极是一个非永久性的消耗性不锈钢电极。根据该专利中所附的结构图，不能找到可监控看不见的电离室内水垢的形成及其含量的装置。在该专利说明书中，它也没有提到不用拆除电离室就能从供水系统中清除水垢的工艺。此外，美国专利第4127467号也没有说明具有进行消毒或防腐蚀的功能。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述的缺陷而提供一种具有消毒，抑制藻类和粘膜浆，消除水垢和防腐蚀等功能的水处理装置。
实现上述目的的技术方案是提供一种水处理装置，包括阳极、阴极、安装阳极的支架、直流供电电源和电解液盘，上述电源的正极连接到阳极，负极通过负极的返回电缆连接到阴极，一收集水垢的结网盘，该结网盘由网罩和支承网罩的支撑件组成，该结网盘的内部形成一个小空间，在靠近或紧贴阴极的表面上安装。
装置还包括一可变电阻器，它串联在直流供电电源负极和所述阴极之间的返回电缆上，用于调节供电电流。
所述阳极由至少一个电极组成，所述阳极的电极材料选自铜，银、锌、其他纯金属或合金中的一种或几种，上述电极安装在上述固定支架上。
所述铜、银、锌电极材料分别为含量99.9％或以上的纯铜、纯银、纯锌。
所述阳极的电极材料选自镀铂的钛、镀铂的铌、磁铁矿或石墨。
所述阳极的电极材料选自纯铜、纯银、纯锌、镀铂的钛、镀铂的铌，磁铁矿、石墨中几种的组合。
所述固定支架上固定至少一个可装卸的电极。
所述阴极的材料是至少一块的钢板或可防碱性侵蚀的其他导电金属板。
所述电解液盘为钢板制成的钢箱，并用作为上述阴极，在该钢箱内相应地设有与各钢箱的内表面紧贴的结网盘。
每一钢箱的钢板与供电电源负极之间的负极返回电缆上串联有一可变电阻器。
所述结网盘可分由多个小块结网板组装成。
所述结网盘的网罩及支撑件是由非金属材料，如塑料或其他不导电并适于浸渍的材料制成，它的周边边缘可由制成为框形结构。
所述装置还包括一安装在电解液盘中的循环泵。
所述阴极为一个时，阳极安装在远离所述阴极的位置，阴极为多个时，阳极与各相对的阴极的距离基本相等。
所述阴极与阳极以相对间隔的方式安装在固定支架的下部，所述水处理装置还包括一具有一侧敞开开口的塑盒，上述阴极可从敞开开口插入塑盒内，所述结网盘盖置在塑盒上并紧密地贴紧在阴极表面上，支架上的阳极位于结网盘上方，所述阳极和支架以及阴极和结网盘的组件与塑盒构成一个整体。
所述电解液盘由塑料或其他非导电材料制成，所述电解液盘的形状为方形、圆形、多边形、圆锥形和开放的平板形、网状或多孔状的一种。
本实用新型的水处理装置是应用一种电解作用的方法对水进行处理。装置的突出的优点是设计了专门的阳极和阴极，以及用于收集水垢的可移动的水垢收集结网盘。水垢收集结网盘由非导电材料构成并紧贴于阴极的表面，从而达到收集水垢的效果，并且可定期取出清除。阳极采用多电极型，各电极分别采用不同的材料制成。因此，应用本实用新型的水处理装置对供水系统的水进行处理可达到多种功能的处理效果。另外，阴极还可兼作电解液盘的本体以简化本装置的结构。
图1是本实用新型水处理装置的实施例之一的结构示意图；图2是沿图1中的A-A线所作的剖视图；图3是图2的电解液盘的下部的局部放大图；图4是本实用新型水处理装置的实施例之二的部件立体分解视图；图5是图4的水处理装置的部件装配后的立体视图；图6是实施例之二的水处理装置应用于循环水冷系统的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1至图3，图中分别示出了水处理装置实施例之一的结构布置示意图、其一侧的剖视图和其底部处的局部放大图。该水处理装置包括一阳极1、一支架2、一阴极3、一直流供电电源4、一电解液盘5、一水垢收集的结网盘6和阴极之间的返回电缆7。在本装置中，阳极1可由一个或多个电极组成。阳极1的电极数量是根据电解液的电阻率、电极的形状、阳极势场干扰因素和加在电极上的电压以及电极大小而决定的。为了安全起见，由供电电源提供的并通过正电极和负电极的最大电压一般可以限定在小于36伏特，如果所用的电解液的电阻率很大，可以增加阳极1的数量，或更改电极的形状，以便降低电路的电阻，适应电压的极限。
所述阳极1的电极材料可以是不同的，以便实现不同的处理功能。为了消毒、抑制藻类和粘膜浆，阳极材料可选择99.9％纯铜、99.9％纯银、99.9％纯锌或其他适当的纯金属或合金。它们可以一起使用或有选择地使用。若仅用于消毒的阳极材料的选择，不必限定于铜、银或锌。用于连续地从水中消除水垢，所需要的阳极1的电极材料应该是比用于消毒的消耗阳极1的电极材料更具有永久性。更具有永久性的阳极1的可以是镀铂的钛、镀铂的铌、磁铁矿、石墨等等。这些电极材料在电流离开阳极表面时只有非常小的消耗或者无消耗。这种设计可以使用10-20年，而无须更换阳极。在用于消毒，抑制藻类和粘膜浆，消除水垢和防腐蚀等水的多功能综合处理时，阳极的电极材料可选自纯铜、纯银、纯锌与选自镀铂的钛、镀铂的铌、磁铁矿、石墨的组合。在图1中，示出了本实施例1水处理装置所用的永久性阳极11，半永久阳极12，消耗阳极13。
支架2是用于安装阳极的。为了便于阳极电极的替换，支架2具有各个电极可容易从其上拆卸的结构。在上述所有的应用中，防蚀消耗阳极1的支架2可设计成长方形或方形的，这完全取决于使用者的需要。最好，支架2为一个，并且固定在该支架2上的电极可容易装卸以便于更换。
阴极3在电离工作时(过程中)只接受电流，在阴极3的表面将产生一个极化电位，由此阴极3可起到防腐蚀的作用。在正确地规定或控制的电流强度下，当阴极3从阳极1接受电流时，阴极3表面的极化电位降到一个更低的负电势上。阴极3是否起到部分的防腐蚀作用或全部的防腐蚀作用，是取决于电势变动的数值。至于阴极3是否达到所需的极化电位，我们可用一个铜/硫酸铜参考电极进行量度或其他适当参考电极进行量度。根据这个原理，阴极材料的选择应按照需要进行变动。
适用的阴极材料为金属，如钢板或钢片，或者其它导电材料，然而应考虑到阴极3可能受到碱性的侵蚀，也应根据处理对象加以选择。在消毒和清除水垢的情况下，一块或多块钢片可用作阴极3。在防腐蚀情况中，受到防腐蚀保护的金属表面可作为阴极3。
直流供电电源4为阳极1和阴极3提供电压和电流。一般在阳极1和阴极3间施加的最大电压为≤36V，超越此电压值也是可行的，只要有充足的安全措施即可，不过应尽量保持在36伏特以内。供电电源4的正极连接到阳极1，负极通过负的返回电缆连接到阴极3。
电解液盘5可以是非金属材料制成，例如塑料，也可以是金属材料制成，例如钢板。在本实施例中，所述电解液盘5由多块钢板制成一钢箱5，当然，也可由防碱性侵蚀的其他导电金属板制成。在这种情况下，电解液盘5可作为水处理装置的阴极而无须再另外设置阴极。此外，电解液盘5可有多种形状，例如方形，圆形，多边形，圆锥形和开放的平板形，网状或多孔状。
水垢收集的结网盘6原则上使用非金属的材料，如塑料或其他不会传导电流和适于浸渍的材料制作。水垢收集结网盘由网罩61及网罩支撑件62制成。网罩是由精细的网织物制成，具有液体能顺利流通，而微粒物则不能通过。网罩支撑件是由不导电的塑料制造，其形状是四周为框形。网罩是套在支撑件上，这样便形成一个由网罩所包围的一个扁平的小空间。这个小空间是收集和储存水垢的地方。可通过螺栓、螺母、锁销、夹子等将其固定在靠近阴极3的表面。在本实施例中，阴极为5块钢板51、52、53等制成的钢箱5，因此，结网盘6安置在钢箱5内并与钢箱的各内表面紧贴，与钢板51、52、53的面积基板相同并。本实用新型的装置在工作时，经电解在结网盘6紧靠阴极或钢板处的结网盘的内部空间可收集到阴极表面形成的水垢S。也就是说，一旦直流电流开始从正电极流出，在水中的消毒金属离子就会开始进入水中，钢表面逐渐地被极化并起防腐蚀作用。当它被充分地极化时，钢就接受充分的防腐蚀作用。在极化的过程中，水垢S首先在阴极表面形成，逐渐地在钢表面累积起来，累积的速度由进入钢表面的电流量和总的电位偏移所决定，并由于水垢收集结网盘6十分接近或紧贴阴极或钢板表面，在阴极表面形成的水垢通过收集结网盘6的网罩61而累积起来，并被收集在结网盘6的里面。当结网盘中充满水垢时，结网盘6可从水中取出进行处理。在结网盘可更换或经处理后的可继续使用。在水垢被清除后，在水中钙的含量就会随之减少，因为水垢在结网盘中的累积实际上是减少水中钙的含量。此外，不管水中析出的钙水垢的量是多少，水中钙的含量都会减少。
在另一方面，结网盘6可由多个小块网板组装成一个结网盘，用于安置在钢板或钢箱的表面(作为阴极)或可防碱性侵蚀的其他导电金属(作为阴极)的表面。由于阴极的大小取决于防腐功能的要求，当防腐功能要求低时，阴极与水垢收集结网盘便可缩小。当阴极或须防蚀的表面要求较大时，阴极及水垢收集结网盘可分为多块，并与阴极组装成一个盘的形状。
负极的返回电缆7一般是从供电电源4连接到阴极，用来调节电流。每一钢板分别串联有返回电缆。当受保护的表面是较大的或者是多个互相电隔离的区域，则需要多个负极的返回连线。如果需要，还可在装置的钢板51、52、53和供电电源负极之间的每一个负极的返回电缆上安装一个可变电阻器8或其他电流调节元件来调节电流的分配，以便控制防腐蚀的水平。如图1所示，此水处理装置可以用于进行在钢箱5中水的消毒，抑制藻类和粘膜浆的形成，同时清除水垢，防止钢被腐蚀。在这样的安排中，消毒消耗阳极13，材料如铜或银的电极与永久性电极11或半永久性的电极12安装在一起。这些电极被连到直流供电电源4的正极。电极和支架2安放在电解质中的位置应该离要防腐蚀的所有的钢板表面越远越好，并和各钢板表面保持几乎是相等的距离。当所述理想位置不能实现时，应调整回路电流或采用部分绝缘方法以使效应接近一致。
所述装置还可包括一安装在电解液盘5中的循环水泵9以配合调整回路电流效应。一旦接通直流电，在多个负极的返回电缆中的可变电阻器8可以调节，使得各个的钢板表面都会获得从阳极出来的合适分配的保护电流。总之，所述阴极为一个时，阳极安装在远离阴极的位置，阴极为多个时，阳极应与各相对的阴极的距离保持近似相等。若达不到上述要求，可使用循环水泵9来弥补。
在电解作业时，极化电位可通过铜/硫酸铜参考电极来测量，以便确定究竟钢板表面是否充分极化和防腐蚀。在水中的消毒金属离子水平可由任何标准实验室试验方法进行量度。控制阳极1和阴极之间的电流输出的工艺，可以通过调节可变电阻器8来完成，或者通过变动阳极1的形状和大小来获得。控制的措施是随着不同的应用而变动，这在图中没有描绘出。
至于消毒、抑制藻类和粘膜浆，因防腐蚀已不是一个前题，这时的阴极可以减少到只剩一小块的金属板，以便容易移动。这一种水处理装置可制成以下的简化结构。
请参阅图4至图6，图中分别示出了水处理装置的实施例之二的部件分解、装配和应用在循环水冷系统中的立体和平面视图。在此实施例中，水处理装置具有与实施例之一一样功能的一些部件，例如它具有阳极10、支架20、阴极30、直流供电电源40、电解液盘50、可移动的结网盘60以及负的返回电缆70。只是，该装置还包括一一侧敞开或开口81的盒底80，该盒底是一塑料盘。此外，在支架20上，除了阳极10、它具有两个电极101、102外，还有与阳极10以平行的方式安装在阳极10之下的阴极30。结网盘60是平板形式的，可紧贴在阴极30的表面上。所述阴极及结网盘的组合件可从敞开的开口81插入盒底80中并使阳极及支架、阴极及结网盘与盒底80构成一个整体。该水处理装置可方便地置于作为循环水冷系统槽或蓄水池中应用，如图6所示。
图4、5和图1～3的主要区别在阴极设计。阴极30不是用钢箱作为一个阴极，而是用一块导电的金属，如钢片30，它具有同样的功能。相似地，从阳极10出来的消毒金属离子会起消毒作用，而水垢会被收集在塑料结网盘60中进行处理。这样的装置可以作为一个手提的装置，能降低水的硬度并进行水质消毒。如果将消毒阳极结合到这装置中，则能完成如消毒、抑制藻类和粘膜浆等更多的功能。
装置的工作原理是应用电解方法，因此装置的电极设计和材料选用是十分重要。结网盘主要的作用是收集水垢，它的构造和安放位置也是很重要的。
在上述所有的应用中，防蚀消耗性阳极的支架可设计成方便于电极的更换，这完全取决于使用的需要。
上述水处理装置为适应各种场合的应用可以进行形状上的变动，例如圆形、锥形、多边形等。在形状上的变动中，应把收集水垢结网盘紧靠在阴极的表面上便于清除水垢，同时达到防腐蚀的目的。
本装置不限于应用在贮水池箱和配水系统、冷却塔水系统、生产用水系统、锅炉水系统、游泳池、泡水池、喷泉、水景饰物、地下水系统的处理等等，也可应用于更广大范围。
权利要求1.一种水处理装置，包括阳极、阴极、安装阳极的支架、直流供电电源和电解液盘，上述电源的正极连接到阳极，负极通过负极的返回电缆连接到阴极，其特征在于还包括一收集水垢的结网盘，该结网盘由网罩和支承网罩的支撑件组成，该结网盘的内部形成一个小空间，在靠近或紧贴阴极的表面上安装。
2.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于装置还包括一可变电阻器，它串联在直流供电电源负极和所述阴极之间的返回电缆上，用于调节供电电流。
3.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于所述阳极由至少一个电极组成，所述阳极的电极材料选自铜，银、锌、其他纯金属或合金中的一种或几种，上述电极安装在上述固定支架上。
4.根据权利要求3所述的水处理装置，其特征在于所述铜、银、锌电极材料分别为含量99.9％或以上的纯铜、纯银、纯锌。
5.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于所述阳极的电极材料选自镀铂的钛、镀铂的铌、磁铁矿或石墨。
6.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于所述阳极的电极材料选自纯铜、纯银、纯锌、镀铂的钛、镀铂的铌，磁铁矿、石墨中几种的组合。
7.根据权利要求1或3所述的水处理装置，其特征在于所述固定支架上固定至少一个可装卸的电极。
8.根据权利要求1或3所述的水处理装置，其特征在于所述阴极的材料是至少一块的钢板或可防碱性侵蚀的其他导电金属板。
9.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于所述电解液盘为钢板制成的钢箱，并用作为上述阴极，在该钢箱内相应地设有与各钢箱的内表面紧贴的结网盘。
10.根据权利要求9所述的水处理装置，其特征在于每一钢箱的钢板与供电电源负极之间的负极返回电缆上串联有一可变电阻器。
11.根据权利要求9所述的水处理装置，其特征在于所述结网盘可分由多个小块结网板组装成。
12.根据权利要求9或11中任一项所述的水处理装置，其特征在于所述结网盘的网罩及支撑件是由非金属材料，如塑料或其他不导电并适于浸渍的材料制成，它的周边边缘可由制成为框形结构。
13.根据权利要求9或10中任一项所述的水处理装置，其特征在于所述装置还包括一安装在电解液盘中的循环泵。
14.根据权利要求3或9所述的水处理装置，其特征在于所述阴极为一个时，阳极安装在远离所述阴极的位置，阴极为多个时，阳极与各相对的阴极的距离基本相等。
15.根据权利要求1或2所述的水处理装置，其特征在于所述阴极与阳极以相对间隔的方式安装在固定支架的下部，所述水处理装置还包括一具有一侧敞开开口的塑盒，上述阴极可从敞开开口插入塑盒内，所述结网盘盖置在塑盒上并紧密地贴紧在阴极表面上，支架上的阳极位于结网盘上方，所述阳极和支架以及阴极和结网盘的组件与塑盒构成一个整体。
16.根据权利要求15所述的水处理装置，其特征在于所述电解液盘由塑料或其他非导电材料制成。
17.根据权利要求16所述的水处理装置，其特征在于所述电解液盘的形状是方形、圆形、多边形、圆锥形和开放的平板形、网状或多孔状之一。
专利摘要一种水处理装置，包括阳极、阴极、安装阳极的支架、直流供电电源和电解液盘，上述电源的正极连接到阳极，负极通过负极的返回电缆连接到阴极，一收集水垢的结网盘，该结网盘由网罩和支承网罩的支撑件组成，该结网盘的内部形成一个小空间，在靠近或紧贴阴极的表面上安装。本装置具有处理功能齐全的优点，并可按需灵活性使用电极。
文档编号C02F1/461GK2632069SQ0326588
公开日2004年8月11日 申请日期2003年6月6日 优先权日2003年6月6日
发明者胡安华 申请人:马士科技有限公司