电磁水处理技术应用始于20世纪70年代末,美国国家航空和宇航局研制成功电子水处理器,利用磁场或电场作用来防止水的结垢和设备腐蚀。其原理是在一定磁感应强度和电场强度下通过改变水垢的结晶类型,生成松散泥渣而被水流带走。使用磁场类型有电磁场和永磁体形成磁场。
磁场水处理设备具有阻垢和防腐作用,还具有一定的杀菌灭藻功能。
1.电磁变频反应器原理
电磁变频净水器多是将直流脉冲变频技术应用于水处理过程,通过微电脑控制交宽范围的变频和功率变化,来满足防垢除垢、杀菌灭藻的一种反应器。水中钙、镁、硅酸盐等无菌离子无规则运动形成非晶型泥渣而除垢,并由于变频能量传递,可杀菌灭藻。
(1)基本原理
电磁变频反应器的基本原理是制造一个脉冲变频电磁场,脉冲电流在高电平转入低电平的瞬间,积聚在感应线圈的能量,由于电路的突然关闭,在线圈两端产生反冲高压,使管道中感应的电压猛增猛降,产生了一个很大的瞬间电流,加速了电磁场能量的传递,进行各种物理、化学和生物反应,完成水处理过程。
在脉冲变频电磁场中,水中的各种反应分别对应于某种变频电场力,因而对多种污染物质均匀有去除作用。在水处理的复杂过程中,电磁场能量能以多种形式有效地参与各种物理、化学和生物反应,完成水处理效果。
电磁变频水处理器在运行时,自动、周期性和规律性地产生各种频率的脉冲电磁场。并在水中产生各种极性离子。各种离子的微弱电能在反抗外加脉冲电场的过程中相互碰撞,从而得以消耗,各种离子的运动强度和运动方向因此被束缚。金属管壁接阴极,管内水为阳极,水中的各个质点与管壁形成一个脉冲电场。在这个脉冲电场作用下,水中各种离子分别组合成脉动的正负离子基团,形成易排除的松散水垢。同时水的pH值、CO⒉、活性氧及OH等的含量也发生了变化,水中物质发生相关的氧化还原反应,在阳极区附近产生一定量的氧化性物质,这些氧化性物质与细菌及藻类作用,破坏其正常的生理功能,使细胞膜过氧化而死亡,达到细菌除藻的目的,因此,电磁脉冲变频场中即能完成除垢反应,又能杀菌灭藻。
脉冲电磁场还会引起一系列微弱的化学变化,在阴极区附近产生大量的钙镁碳酸盐微晶核,改变了结晶物的结构形态。脉动离子对水管管壁上的老垢和水中结晶物的吸引,使结晶物被逐渐疏松分散成粉末状的老垢被水带走,从而达到了除垢效果。直流脉冲电磁场还通过传感线圈在水体中感应出一系列脉冲正电压和金属管壁的负压,在水体和管壁间发生了电极效应,使管壁内表面形成氧化保护膜,防止了管道的腐蚀,延长了管道的使用寿命。
(2)反应器运行的影响因素
①反应器类型应用对象 反应器类型主要是直流型,也可以是交流型。
直流脉冲变频磁场水处理器一般用于金属水管,管壁接地,也就是接阴极。当设备运行时,水管中的水分子感应成阳极,与管壁形成一个变频的脉冲电压。这种电压,一方面使水中的离子产生电离现象,对水中的藻类和菌类起到杀伤作用,另一方面对管壁的污垢进行冲击和吸引,达到除垢和防垢的目的。
交流型一般用于非金属水管,也可用于金属水管。当设备运行时,管中的水分分子感应成极性分子。极性分子的形成,改变了水中微生物的生存环境,达到杀菌除藻的目的。同时,设备的电磁场感应源是周期性的极化,产生吸引管壁污垢的作用,从而达到除垢防垢的效果。
②电磁脉冲变频反应器的运行影响因素
a.反应器扫频范围与作用功能。较流型以除垢为主要目标,其扫频频率范围由低频至高频,频率范围较宽,为20Hz~60kHz,扫描周期1.2s,载频频率为1MHz.
直流型可分别用于除垢防垢和杀菌灭菌,根据其应用对象不同,所采用的扫频范围也不同。以杀菌灭藻为主、除垢为辅的反应器,其扫频范围由低频至高频,即20Hz~60Hz,扫描周期1.2s,载频频率为1MHz;以除垢为主、杀菌灭藻为辅的反应器,其扫频频率范围中频高频,即400Hz~60Hz,扫描周期1.0s,载频频率为1MHz.变频电磁反应器可以根据需要采用不同功率,功率做大为150W,一般为20W,*小的为5W.大中功率的设备一般用于工业系统,而小功率一般适用于民用。一般情况下,反应器的输入电源电压为220V,输出电源电压为12V,使用环境温度为-10~55°C。
b.其他影响因素。除以上影响因素外,管材、绕线圈数、粗细以及组数、管道尺寸等也有一定的影响。管道材质对交流反应器的影响不同。交流更适合于非金属材料的管道,而直流则更适合于金属材质的管道。绕线的粗细直径根据功率、电流而定,目前所使用的变频反应器一般*大功率150W,相对应的绕线直径和股数为1×7/0.2mm²,20w的为1×7/0.1mm²,5w为1×7×0.02mm²。管道尺寸越大,需采购的设备功率越大,一般来说,同一规格即同一功率设备,管径小的处理效果比管径大的好,其原因是水流紊动条件较好。