CN101585569A - 循环水电解除垢装置及除垢方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种循环水电解除垢装置及除垢方法，属于环保技术领域。该装置包括反应室、进水口及进水阀、出水口及出水阀、排污口及排污阀、阳极、控制系统、端盖、支架；反应室内设有测试电极，反应室为金属材料，其内壁作为电解反应的阴极，与阴极接线柱相连；阳极、测试电极穿过并固定在端盖上，测试电极靠近反应室的内壁，反应室的外壁涂衬环氧树脂层并安装有超声波清洗器，反应室的底部为球形或圆锥型，其内表面涂衬环氧树脂层。除垢方法包括电解结垢过程和清洗除垢过程。本发明采用超声波进行自动除垢清洗，具有自动杀菌灭藻、去垢并软化水质的功能，一机多能，结构紧凑、稳固耐用，适合用于循环冷却水的杀菌灭藻和除垢防蚀使用。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种循环水处理装置及方法，尤其是循环水除垢装置及除垢方法，属于水处理及环保技术领域。
背景技术
目前，循环冷却水的处理方法，采用的是加入杀菌药剂进行杀菌灭藻；对于除垢，目前使用的Y型过滤器微电解排污水处理仪的过滤系统只能过滤掉部分方文石，存在经常拆洗滤网和过滤不彻底而堵塞管道的问题，而超声波除垢仪具有去除管道内硬水垢的功能，但不能降低水质的绝对硬度。
发明内容
为了克服现有的循环冷却水处理方法及装置的不足，本发明提供一种将电解水技术用于循环冷却水处理，自动杀菌灭藻、去垢并软化水质的水处理装置及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
循环水电解除垢装置，包括反应室、进水口及进水阀、出水口及出水阀、排污口及排污阀、阳极、控制系统、端盖、支架；反应室内设有测试电极，反应室为金属材料，其内壁作为电解反应的阴极，与阴极接线柱相连；阳极、测试电极穿过并固定在端盖上，测试电极靠近反应室的内壁，反应室的外壁涂衬环氧树脂层并安装有超声波清洗器，反应室的底部为球形或圆锥型，其内表面涂衬环氧树脂层。
循环水除垢方法，包括电解结垢过程和清洗除垢过程，在电解结垢过程中，循环水由进水口流入反应室，由出水口流出，阴极、阳极、测试电极接通电源，阴极和阳极之间产生电解反应，在反应室的内壁上形成水垢；当水垢的厚度增加时，测试电极与反应室形成的回路上的电阻增加，当该电阻值达到设定值时，自动进入清洗除垢过程，控制系统关闭进水阀和出水阀，启动超声波清洗器进行除垢，到设定时间时，控制系统开启排污阀和进水阀，将含水垢的水排出；控制系统关闭超声波清洗器、关闭排污阀，开启进水阀和出水阀，恢复到电解结垢过程。
本发明的有益效果是，本除垢装置采用超声波进行自动除垢清洗，具有自动杀菌灭藻、去垢并软化水质的功能，一机多能，结构紧凑、稳固耐用，适合用于循环冷却水的杀菌灭藻和除垢防蚀使用。本除垢方法采用电解方法，区别于其他的机械式和电磁式的处理方式，由控制系统控制超声波清洗器进行自动除垢。
附图说明
图1是本发明总体结构图。
图中零部件及编号：
1-阳极；2-阴极接线柱；3-超声波清洗器；4-进水口；5-出水口；
6-排污口；7-进水阀；8-排污阀；9-测试电极；10-出水阀；
11-端盖；12-密封圈；13-螺栓；14-水垢；15-反应室；
16-支架；17-控制系统。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
循环水电解除垢装置，包括反应室15、进水口4及进水阀7、出水口5及出水阀10、排污口6及排污阀8、阳极1、控制系统17、端盖11、支架16；反应室15内设有测试电极9，反应室15为金属材料，其内壁作为电解反应的阴极，与阴极接线柱2相连；阳极1、测试电极9穿过并固定在端盖11上，测试电极9靠近反应室15的内壁，反应室15的外壁涂衬环氧树脂层并安装有超声波清洗器3，反应室15的底部为球形或圆锥型，其内表面涂衬环氧树脂层。
如图1所示，反应室15的内壁充当电解反应的阴极，其电流密度可达10A/m2；反应室15采用碳钢、不锈钢或铝等金属材料，其外表面有环氧树脂保护层，具有电绝缘和防腐作用；反应室15的底部为球形或圆锥型，其底部内表面涂衬环氧树脂层，避免在反应室底部附着水垢，同时具有防腐作用。反应室15固定在3腿或4腿支架16上。
进水口4设在反应室15侧面的下部；出水口5设在与进水口4相对侧面的上部，排污口6设在反应室15的底部。可使水在反应室15中充分循环。
阳极1的个数为两个，其长度与反应室15的直壁高度相等；并穿过端盖11和密封圈12置于反应室15内。可使电解反应进行充分。
测试电极9穿过端盖11和密封圈12置于反应室15内，端盖11与反应室15的上端通过螺栓13和密封圈12密封连接。可防止水从反应室15中溢出，并可防止氯气溢出，提高杀菌效果。
超声波清洗器3的数量为3个，均匀分布在反应室15侧壁。使除垢彻底。
阳极1、阴极接线柱2、超声波清洗器3、测试电极9分别通过控制线缆与控制系统17相连。
进水阀7、排污阀8和出水阀10为气动阀或电动阀，分别通过控制线缆与控制系统17相连。进水阀7和出水阀10是常开控制阀门，排污阀8是常闭控制阀门。
控制系统17为单片机或PLC(可编程逻辑控制器)。
循环水电解除垢装置有两个工作状态，即电解结垢状态和清洗除垢状态：
在电解结垢状态下：被处理的水从进水口4流入该装置，被处理后的水从出水口5流出该装置。该装置启动后，反应室15的内壁作为电解反应的阴极和阳极1之间产生电化学反应，可预先将水中的钙、镁离子转化为不溶性矿物质即水垢14沉积在反应室15的内壁上，即所谓预先结垢，同时阳极1附近析出的氯气，具有杀死细菌和水藻的作用。
在清洗除垢状态下：通过测试电极9测出反应室15内壁上水垢14的厚度，当水垢14的厚度增加时，测试电极9与反应室15形成的回路上的电阻增加，当该电阻值达到设定值时，自动进入清洗除垢过程，控制系统17关闭进水阀7和出水阀10，启动超声波清洗器3，利用超声波产生的机械能对反应室15进行自动清洗除垢，然后打开排污阀8和进水阀7，通过排污阀8排出水垢。最后关闭超声波清洗器3，并关闭排污阀8，打开进水阀7和出水阀10，恢复到电解结垢状态。
循环水除垢方法，包括电解结垢过程和清洗除垢过程，在电解结垢过程中，循环水由进水口4流入反应室15，由出水口5流出，阴极、阳极1、测试电极9接通电源，阴极和阳极1之间产生电解反应，在反应室15的内壁上形成水垢14；当水垢14的厚度增加时，测试电极9与反应室15形成的回路上的电阻增加，当该电阻值达到设定值时，自动进入清洗除垢过程，控制系统17关闭进水阀7和出水阀10，启动超声波清洗器3进行除垢，到设定时间时，控制系统17开启排污阀8，将含水垢的水排出；控制系统17关闭超声波清洗器3、关闭排污阀8，开启进水阀7和出水阀10，恢复到电解结垢过程。
本发明中也可不安装测试电极9，用阳极1实现其测试功能。
在电解结垢过程中，反应室中维持的工作电流为直流7～25安培，在阴极(反应室内壁)附近形成高浓度的氢氧根离子及碳酸根离子，这时pH值升高(pH＞9)，水中的钙、镁离子与氢氧根离子、碳酸根离子反应生成氢氧化钙、氢氧化镁、碳酸钙、碳酸镁，以水垢的形式附着在反应室的内壁上。基于阴极的主要化学反应为：
2H2O+2e-→H2↑+2OH-
Ca2++CO3 2-→CaCO3(垢)
Ca2++OH-→Ca(OH)2(垢)
在氢气的作用下，在反应室内壁形成的水垢属于疏松的软水垢，只需较低的超声波功率就可清洗干净。
在阳极附近，电流将水中的氯离子转化成游离氯，同时产生微量臭氧、氧自由基、氢氧根自由基和双氧水。这一系列产物提供了杀菌效应，结合较高的直流电流及阴极附近的高pH环境和阳极附近的低pH环境，维持了一个良好的消毒环境。基于阳极的主要化学反应为：
生成氧气：4HO-→O2↑+2H2O+4e-
生成游离氯：Cl--e-→Cl0
生成氯气：2Cl-→Cl2↑+2e-
生成臭氧：O2+2HO--2e-→O3+H2O
生成氢氧根自由基：OH--e-→OH0
生成过氧化氢(双氧水)：2H2O-2e-→H2O2+2H+
生成氧自由基：H2O-2e-→O0+2H+
以一个循环水量为3000m3/h的循环水系统为例，若无循环水电解除垢装置，则循环水中的钙硬度会不断升高，在循环水系统投入运行约600小时后，钙硬度稳定在480ppm。若采用该装置，处理量为50m3/h，则经过约300小时后，钙硬度稳定在270ppm。前后对比，硬度降低了约44％。
Claims (10)
1、一种循环水电解除垢装置，包括反应室(15)、进水口(4)及进水阀(7)、出水口(5)及出水阀(10)、排污口(6)及排污阀(8)、阳极(1)、控制系统(17)、端盖(11)、支架(16)，其特征在于，反应室(15)内设有测试电极(9)，反应室(15)为金属材料，其内壁作为电解反应的阴极，与阴极接线柱(2)相连；阳极(1)、测试电极(9)穿过并固定在端盖(11)上，测试电极(9)靠近反应室(15)的内壁，反应室(15)的外壁涂衬环氧树脂层并安装有超声波清洗器(3)，反应室(15)的底部为球形或圆锥型，其内表面涂衬环氧树脂层。
2、根据权利要求1所述的循环水电解除垢装置，其特征在于，所述的进水口(4)设在反应室(15)侧面的下部；出水口(5)设在与进水口(4)相对侧面的上部，排污口(6)设在反应室(15)的底部。
3、根据权利要求1所述的循环水电解除垢装置，其特征在于，所述的阳极(1)为1-3个，均匀分布在反应室(15)中，其长度与反应室(15)的直壁高度相等。
4、根据权利要求1所述的循环水电解除垢装置，其特征在于，所述的端盖(11)与反应室(15)上端通过螺栓(13)和密封圈(12)密封连接。
5、根据权利要求1所述的循环水杀菌预先结垢装置，其特征在于，所述的超声波清洗器(3)为3-6个，均匀分布在反应室(15)侧壁上。
6、根据权利要求1所述的循环水电解除垢装置，其特征在于，所述的进水阀(7)、排污阀(8)和出水阀(10)为气动阀或电动阀；分别通过控制线缆与控制系统(17)相连。
7、根据权利要求1所述的循环水电解除垢装置，其特征在于，所述的阳极(1)、阴极接线柱(2)、超声波清洗器(3)、测试电极(9)通过控制线缆与控制系统(17)相连。
8、根据权利要求1所述的循环水电解除垢装置，其特征在于，所述的反应室(15)为碳钢、不锈钢或铝材料。
9、根据权利要求1所述的循环水电解除垢装置，其特征在于，所述的控制系统17为单片机或PLC。
10、一种循环水除垢方法，其特征在于，包括电解结垢过程和清洗除垢过程，在电解结垢过程中，循环水由进水口(4)流入反应室(15)，由出水口(5)流出，阴极、阳极(1)、测试电极(9)接通电源，阴极和阳极(1)之间产生电解反应，在反应室(15)的内壁上形成水垢(14)；当水垢(14)的厚度增加时，测试电极(9)与反应室(15)形成的回路上的电阻增加，当该电阻值达到设定值时，自动进入清洗除垢过程，控制系统(17)关闭进水阀(7)和出水阀(10)，启动超声波清洗器(3)进行除垢，到设定时间时，控制系统(17)开启排污阀(8)，将含水垢的水排出；控制系统(17)关闭超声波清洗器(3)、关闭排污阀(8)，开启进水阀(7)和出水阀(10)，恢复到电解结垢过程。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20091125 |