专利名称：水处理方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对湖泊、河流，或工厂内的工业废水与加工用水，饮料水或去离子水等大量的水，施加电能进行电处理的处理方法及其装置。
当前，作为有关的水处理方法和装置，已知有本发明申请人的日本特许2623204号公报以及日本特开平7-31981号公报中所公开的。这类既有的方法与装置都是在处理对象的水中设置一对加电电极，通过给这对电极交替施加高频交流电压使水的氧化还原电位下降，由此来促进污染水的有机物、无机物的凝聚沉淀乃至上浮，而实现水质的改善处理。
但是现有的这类水处理方法，对所用的装置来说，在长时间的持续使用中，加电电极和接地电极之上有时就会吸附水垢，致电极电流值降低而降低了处理效率，于是就存在有在长时间内稳定地进行水处理时应解决的问题。
上述问题是这样地解决的，即在处理对象的水中设置一对加电电极和与这对加电电极接近的接地电极，作为此加电电极则采用由电解性高的金属组成的电极，通过给这对加电电极施加交流电而使水的氧化还原电位下降的水处理方法中，内设控制上述交流电频率的信号发生器，对应于其发生的信号控制振荡频率，而形成在频率变化中急剧上升或急剧下降的部分。
根据本发明的上述方法，即使经过长时间的使用，水垢也几乎不会附着到加电电极上，从而能在长时间内稳定地进行水处理。
此外，设置一对接地电极而使这对电极中之一接地，另一与正极相接，若是使它们以长的周期交互地接地，且此另一电极在断路时成为正电位，则接地电极的表面上就难以生成附着物而可以进行更稳定的水处理。
根据本发明的方法处理过的水，它的溶解氧量和氧化还原电位极低。因此，当用此方法处理去离子水时，就能适用作核反应堆的冷却剂，除可抑制管道中生锈还能制得除锈的水。
作为用于这种水处理方法的装置可以采用这样的水处理装置，它具有接地电极；一对加电电极；直流电源；通过可变电阻分别与此直流电源连接的第一、第二交流电开关；通过电阻与这两个交流电开关连接的触发器电路构成的交流变换指令电路；与此交流变换指令电路连接的交流振荡器；以及与此交流振荡器连接的控制电路；在此控制电路中内设有变动信号发生器，在把变动信号发生器的输出控制信号输送给交流振荡器以控制并变化振荡频率的同时，此交流变换指令电路把交流振荡器的变换指令传送给第一、第二交流电开关，此第一、第二交流电开关通过通/断形成交流，对前述一对加电电极之间施加交流电压，由此来降低水的氧化还原电位。
在采用上述水处理装置实施前述的水处理方法时，可以在处理对象的湖泊、河流、工业废水或加工用水、饮料水等的水中设置一对加电电极，而在这对加电电极施加交流电压，由此能进行如下的水质改进，即在短时间内使处理对象水的氧化还原电位下降，致水中的有机物分解，基本上完全气化，一部分则凝聚沉淀，让水净化以致增加溶解氧量等，而且即使经过长时间的处理，也不会在加电电极上有显著水垢附着，不会降低处理能力。
这里所用的加电电极可以采用锌、氧化锂、镁合金、铜、铁、不锈钢等电解性高的金属或是钛、铂等稳定的金属。
在上述水处理装置中，直流电源的输出随变动信号发生器的输出控制信号从控制电路传送到交流振荡器对振荡频率进行控制而发生变化，同时交流变换指令电路将交流振荡器的变换指令传送给第一、第二交流电开关，由此第一、第二交流电开关的通/断形成交流电，而在变化的频率之中形成从急剧下降转变为急剧上升的部分，通过将此交流电压施加给一对加电电极间，不仅可以完成使水的氧化还原电位下降，从而使水中的浮游物与溶解物等分解气化以至凝聚沉淀等的改进水质处理，还能在长时间的处理中，使加电电极上基本不会有水垢附着而不致降低处理能力。
这样，根据本发明的方法，在加电电极与接地电极上不易有附着物生成，从而能长时间地进行稳定的水处理。
再有，采用本发明的装置，能够提供实施上述方法的紧凑、高效和廉价的装置。
图1是本发明的水处理方法所用水处理装置一实施例中的电路图。
图2是示明由上图中的控制电路传送出的控制频率的变动的曲线图。
图3是本发明的水处理方法所用水处理装置另一实施例中的电路图。
下面参照附图更详细地说明本发明的水处理方法及其装置的实施例。
图1是本发明的水处理方法所用水处理装置的电路图，具有设置于水中的接地电极1和设在此接地电极1附近的一对加电电极2A、2B。接地电极1的材料可以用不锈钢，加电电极2A、2B的材料可以用溶解性高的锌、镁合金。但根据处理目的，加电电极也可使用不溶解的稳定的钛、铂等。
上述加电电极2A、2B与直流电源3之间，通过可变电阻4，同把此直流电源输出的直流电变换为交流电而供给加电电极2A、2B的第一、第二高频开关5A、5B连接。此第一、第二高频开关5A、5B分别由晶体管6A、7A和6B、7B构成。加电电极2A、2B之间连接有电容器8。上述直流电源能根据处理水的用途在10～50V范围内选择调节。
第一、第二高频开关6A、6B分别通过电阻9A、9B连接到能把高频变换指令给予此开关本身的触发器电路组成的高频变换指令电路10上，此高频变换指令电路10则连接到响应控制信号而改变振荡频率的电压控制振荡器(VCO)组成的高频振荡电路11。高频振荡电路11再连到内设有随机电压信号发生器的控制电路12上。
高频振荡电路11是可变频率型振荡电路，根据给予电压控制振荡器(VCO)的控制信号电压值来控制其振荡频率。此时的频率变动范围例如是在中心频率(约30kHz)上下约3～5kHz。
控制电路12用来给上述振荡电路供给控制其振荡频率的控制电压。此控制电路12由于内设有随机电压信号发生器，可按照其发生的随机信号输出电压值变化的控制信号。图中的移位寄存器SFR13取16级结构，形成得使其存储的信息能通过终端Q0～Q15并联地读取。此移位寄存器SFR的移位操作通过脉冲发生器(PG)14将移位脉冲供给SFR的终端CK加以控制。此外，触发器15根据脉冲发生器14的脉冲进行反向操作。在每次反向中发生图2中“Ⅰ”部分的急剧频率变化。
门GT当两输入端输入的信号相同时输出信号“1”，不同时输出信号“0”，是所谓进行“异”门作业的门，用作一致性探测电路。门GT的输入端的一方输入前述移位寄存器SFR的偶数级例如第六级的终端Q6输出的信号，而另一方则输入奇数级例如第九级的终端Q9输出的信号。由门GT进行的一致性探测的结果则由移位寄存器SFR的终端输入最低位的第零级。通过将此信息渐次地移向高位可将随机数信息存储于移位寄存器SFR内。
此移位寄存器SFR内所存储的随机数信息从适当选择的约半数的级中经电阻器r取出。在本实施例中是从第一、三、八、十、十二至十五各级取出信号。电阻器r将上述各级的终端Q1、Q3、Q8、Q10、Q12～Q15连接到共通的接点A上。此接点A与构成振荡电路11的电压控制振荡器(VCO)连接。另一方面，电压控制振荡器(VCO)则与连接脉冲发生器14的触发器电路15相连接。
这样，当存储于上述各级中的随机数信息的构型变化时，由于连接到高电平和低电平的电阻器r的组合值各有变化，连接点A的电压与此相对应地变化而形成随机信号。这样的作业可由CPU重现。
脉冲发生器14例如是发送以5Hz为中心频率的连续脉冲的脉冲发生器，构成为依从输入到电压控制振荡器(VCO)的信号的电压值，使脉冲的反复周期变化。此频率的变动范围约为中心频率上下各若干Hz。前述连接点A的电压通过电阻器r2给予脉冲发生器14的终端。于是，脉冲发生器14便响应移位寄存器SFR的随机信号使其脉冲反复周期发生变动。而移位寄存器SFR将该脉冲发生器14的输出作为移位脉冲使用。这样，输出给电压控制振荡器(VCO)的控制信号的电压值与变动周期都全为随机的变化，从而通过触发器电路15形成图2中所示急剧变化的Ⅰ部分。
在上述控制电路12中，是利用存储于移位寄存器SFR内约半数的级中的随机数信息的构型而构成控制信号的。在所采用的级中也是有偏倚的，而且如前所述，作为移位寄存器SFR的输入信息采用的是从偶数、奇数各选择一级的信息一致性探测的结果，因而电压值急剧上升又急剧下降的变动极为激烈的部分频繁出现，此外，短时间内不会反复出现同一变化的构型。
当上述结构的水处理装置中直流电源3的开关接通时，控制电路12即如上述那样地工作，发送与随机信号相对应的控制信号给高频振荡电路11，控制振荡频率作随机变化。然后由高频振荡器把随机变化的高频信号输送给高频变换指令电路10。当随机的高频信号给予高频变换指令电路10后，后者便发出高频变换指令，交替地给予第一、第二高频开关5A、5B，此第一、第二高频开关短周期地通/断，形成随机变化的高频交流电，交替地施加给设在水中的一对加电电极2A、2B。
在此，由高频振荡电路11发出的振荡频率，它的电压值及其电压值的持续时间完全是随机地变化，并且频繁地包含着电压值从剧升到剧降变化极为激烈的部分(参看图2)。
把高频振荡电路发出的高频振荡频率作随机变动的本发明方法与不变动的现有方法，就它们在电源电压40V下适用于自来水的情形进行比较，可以用目测确认，本发明方法中电极表面上的白色附着物显著地少。此外，在电极电流变化的比较试验中，求得了下述表1的结果。
表1
从表1可知，在既有的方法中，随着时间的流逝电极电流值徐徐减小，经100小时后，即成为一半，但在本发明的方法中，即使经过了100小时，也只减少了约不到7％，可以确信这样能进行长期的稳定水处理。这同能够目视观察的电极上的附着状况相一致。产生这种现象的原因虽未弄明，但由于在水面上可以看到“波动”这种在先有技术相应装置中未能观察到的现象，本发明人认为这是由于有包含随机变化且急剧瞬间变动部分的高频交流电压供给于加电电极，引起了某种电场干扰所致。
本发明方法中所用的装置，它的电路图如图3所示，可以连接上一对不锈钢制或钛制的接地电极1A,1B，于此同时，也可在这对接地电极上分别交互而周期地连接上用于接地的由晶体管组成的低频开关16A、16B。此低频开关16A、16B分别通过电阻17A、17B与低频变换指令电路18连接。低频变换指令电路18与高频振荡器11连接，将高频振荡器11的60kHz的高频信号例如按1/214分频，将低频变换指令发送给低频开关16A、16B。
连接到上述低频开关16A上的电阻19A虽然接地，但连接到另一开关16B上的电阻19B通过使此低频开关的集电极连接到直流电源的正侧，而在此开关断开时将接地电极1B保持于正电位。
低频开关16A、16B交替地接通，由此使电极1A、1B交替地接地。开关断开时的电极1B通过电阻19B保持于正电位。
通过上述结构，就能更可靠地使接地电极表面上不易长成附着物。从而不会降低水处理效率并能长时间地进行稳定的水处理。
权利要求
1．水处理方法，此方法在处理对象的水中设置一对加电电极和与这对加电电极邻近的接地电极，作为加电电极采用电解性高的金属组成的电极，通过对这对加电电极施加交流电而使水的氧化还原电位下降，其特征在于，内设有控制上述交流电频率的信号发生器，对应于其信号来控制振荡频率，在平缓的频率变化中形成急剧上升和急剧下降的部分。
2．水处理方法，此方法在处理对象的水中设置一对加电电极和与这对加电电极邻近的接地电极，作为加电电极采用无电解性的金属组成的电极，通过对这对加电电极施加交流电而使水的氧化还原电位下降，其特征在于，内设有控制上述交流电频率的信号发生器，对应于其信号来控制振荡频率，在平缓的频率变化中形成急剧上升和急剧下降的部分。
3．权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，设置一对接地电极，使这对电极中之一接地而另一与正极相接，同时使它们以长的周期交互地接地。
4．水处理装置，其特征在于，具有接地电极和一对加电电极；直流电源；经可变电阻分别与此直流电源连接的第一、第二交流电开关；通过电阻与所述两个交流电开关连接的触发器电路构成的交流变换指令电路；与所述交流变换指令电路连接的交流振荡器以及与此交流振荡器连接的控制电路；在所述控制电路中内设有变动信号发生器，在把此变动信号发生器的输出控制信号输送给所述交流振荡器以控制并变化振荡频率的同时，此交流变换指令电路把交流振荡器的变换指令传送给第一、第二交流电开关，此第一、第二交流电开关通过通/断形成交流，对前述一对加电电极之间施加交流电压，由此来降低水的氧化还原电位。
全文摘要
提供了即使经连续地长时间使用也不易使加电电极与接地电极上吸附水垢的,能长期稳定地处理水的方法与装置。在处理对象的水中设置一对加电电极和与之邻近的接地电极,通过对这对加电电极施加交流电而使水的氧化还原电位下降,在此方法中,内设有控制上述交流电频率的信号发生器,对应于其发生的信号来控制振荡频率,于频率变形中形成作急剧上升和急剧下降变化的部分,由此来防止水垢附着于电极上。
文档编号C02F1/465GK1233590SQ9910502
公开日1999年11月3日 申请日期1999年4月23日 优先权日1998年4月24日
发明者早川英雄 申请人:早川英雄