[发明专利]用于向水施加叠加的时变频率电磁波以实现各种处理功能的方法和系统

说明书

本发明涉及用于对水系统内的水进行处理以控制结垢、腐蚀、细菌和藻类中的一者或多者的方法和系统。具体而言，本发明涉及用于以脉动方式向水系统(诸如例如，冷却水系统、冷却塔、锅炉系统和水存储系统)内的水施加包括AC和DC分量两者的叠加的时变频率电磁波的方法和系统。本发明的方法和系统显著降低了资金成本并需要非常低的能量，这些方法和系统避免了环境不友好的最终产物，并且能够同时得到各种处理效果。

发明领域

本发明一般涉及对物体或区域的处理以便利用一个或多个处理效果的领域。更具体而言，本发明涉及用于以脉动方式向水系统(诸如例如，冷却水系统、冷却塔、锅炉系统和水存储系统)内的水施加包括AC和DC分量两者的DC叠加的时变频率AC脉动电磁波(DAC)的方法和系统。

发明背景

在许多情形中，对物体或由物体和围绕该物体的介质形成的区域(诸如水和水系统)的处理是必要的以便实现处理效果，诸如防止腐蚀、控制细菌和生物生长、控制水垢形成、水硬度软化等等。

水包含化合物或离子形式的许多不同物质。这些成分在一些使用中是有益的，但在一些应用中也可能产生不期望的效果。对于冷却水和锅炉水系统，诸如钙、二氧化硅、碳酸盐、氧气等成分可导致矿物结垢、腐蚀、细菌问题等等。通常，这些不期望的问题通过使用化学或物理水处理方法来控制。然而，市场上可用的现有化学和物理处理系统具有其缺陷。这些系统对环境产生不期望的影响或者在完全处理中无效。本发明的一个目的是克服现有化学和非化学处理方法两者的处理缺陷而不会进一步对环境产生负面影响，同时仍然提供可以在各种应用中实现的、特别用于冷却水和锅炉水处理的实际和有效的系统和方法。

目前，对于诸如闭环冷却水系统等闭合系统，采用各种物理和化学处理方法以及电解方法来获得相应的处理效果，包括结垢、腐蚀和生物控制。例如，物理处理方法包括永磁体或电磁体处理、高压静电处理、以及紫外光处理的方法，但是这些方法用于结垢或生物控制而没有腐蚀控制功能。化学处理方法基于化学反应，其中使用可能对环境有害的化学物，并且作为化学反应的结果而产生的产物往往也是环境不友好的。化学处理方法的一个示例是使用诸如基于磷酸盐的水垢/腐蚀抑制剂等化学物以使钙离子保持溶解在水中而非沉淀，并提供保护性产物以涂敷腐蚀阳极或阴极位点，以便控制水中的结垢和腐蚀问题。

鉴于上述内容，现有技术的物理和化学处理方法具有缺陷和限制并且这些妨碍了它们在实际应用中的充分实际实现。已知化学处理方法对环境有害并且物理处理方法一般被设计用于单一目的应用，以解决许多处理问题中的仅一个问题，仅实现一个处理效果。这些方法未同时解决所有问题，除非一起使用不同的物理方法。然而，在实践中，许多方法诉诸于使用环境不友好的化学物来满足所有处理期望。

在各物理方法之中，一些物理方法使用直流(DC)或纯AC时变频率电磁波以获得各种处理效果。对于基于DC电流的方法，仅施加恒定DC而没有AC交变波。对于基于纯AC时变频率电磁波的方法，仅施加AC交变波并且将不会产生DC效果。即使同时分开地施加DC和AC方法，这种组合的结果也将产生静态DC电流和纯AC波的效果。

此外，这些现有技术的系统和方法都不能解决最具挑战性的冷却塔环境中的藻类和军团菌的问题，其中冷却塔环境最有利于藻类和军团菌生长。通常，如果施加正确的频率和强度，则AC电磁处理可以减少冷却塔中的总细菌计数，但不能减少军团菌的计数。这是因为军团菌对间接AC电磁“场”处理不敏感，尽管一些其他细菌种类更具响应性。现场处理结果已表明，当由电感线圈AC电磁交变场处理而不借助其他消毒化学物或设备时，可以降低总细菌计数，但军团菌计数仍然很高。因此对于军团菌控制，需要使用环境不友好的氯消毒方法。事实上，一些AC脉动电磁场处理方法所使用的频率范围可能实际上促进军团菌或一些其他细菌种类的生长。对细菌或军团菌控制的无效的一个主要原因是由于在水中没有离子电流以产生杀灭细菌的直接机制的场处理。