CN104163503A - 循环水提高浓缩倍数的电法处理装置 - Google Patents

Abstract

循环水提高浓缩倍数的电法处理装置,电极部件中包含交替电极(5)、接地电极6和接地保护罩(7)，一组至少包括二支交替电极(5)安装在桶状的接地保护罩(7)内，接地保护罩(7)与接地电极(6)连接；控制部件中包含震荡电路模块(1)、电源(2)、控制电路模块(3)和输出模块(4)，电源(2)与控制电路模块(3)连接，控制电路模块(3)与震荡电路模块(1)和输出模块(4)连接。可以将现有的循环水的浓缩倍数提升至1倍以上，实现循环水的排污减少1/2以上。将循环水中的硬度、电导率、浊度降低30%以上，使氯离子始终处于小于300mg/L的标准下，大幅降低因氯离子升高引起的腐蚀。

Description

循环水提高浓缩倍数的电法处理装置

技术领域

本发明涉及IPC国际专利分类C02F水、废水、污水或污泥的处理设备装置，属于电解杀菌降氯、电除盐以及脉冲频率阻垢技术，尤其是循环水提高浓缩倍数的电法处理装置。 

背景技术

循环水结垢其实是循环水系统中微溶物质在环境条件发生变化导致生过饱和现象，产生晶核循环冷却水在运行过程中，随着挥发水量的消耗，水中各种杂质的浓度就会相应增大，结垢的概率就会同时增加，这时补充水的水质其含盐量、碱度、硬度、pH值等指标就显得尤为重要。工业循环水系统是工业企业正常运行的基本保证，循环水系统管理中遇到的设备的结垢、腐蚀、生物粘泥堵塞等等，是换热设备损坏和效率降低的主要危害。 

循环冷却水浓缩倍率指某种物质在冷却水中的含量与在补水中含量的比值，也可表示为冷却水补水总量与排污总量，包括排污，泄漏，飞溅等的比值。从目前的循环水处理技术分析，循环水的浓缩倍数控制完全是根据水质化验电导率和氯离子含量、硬度、浊度等来控制浓缩倍数，平均控制水平在3-4倍，而在这样浓缩倍数下，依旧不能解决结垢及腐蚀的难题，需要排污和补水来配合，按照现有的技术如果为了实现节水提高浓缩倍数到4倍以上，则循环水中的硬度、氯离子、浊度、电导率等会快速升高，带来了重大的结垢堵塞以及腐蚀换热设备的风险，如果降低浓缩倍数则不利于节水减排，既不利于社会效益又增加了生产成本。我国工业用水中的7080%为循环冷却水补水，国标《工业循环冷却水处理设计规范》GB50050-2007中已将循环水浓缩倍数从平均3倍（1995年标准）提高到5倍，其节水效果能提高0. 4个百分点，以2004年用水量计，全国可节约176亿吨水。另外，还有的间接效益是减少水源规模和输配水管网，减少水处理药剂量，减少动能消耗等。因此，准确、快速、在线地将循环水浓缩倍数控制在合理的范围内是实现节水减排，保护环境中的重要环节之一。 

此外，控制循环冷却水系统浓缩倍数主要有以下方法： 

(1)液位控制器：主要通过控制进入冷却水系统的补水量和流出系统的水即排污量来完成。此方法能较准确控制系统补水量，如在冷却水蓄水池或塔池中使用液位控制器， 当水位低于液位控制器设定值，补水阀就开始运行。但很难控制系统排污量，特别是当系统出现泄漏，溢流或飞溅时，排污量就为不可控，浓缩倍数就无法控制。

(2)电导率仪：使用电导率控制排污是控制浓缩倍数的典型方法。其原理为，由于水中存在离子物质，使水具有导电性，其导电度可以被测量，即为电导率。当冷却水中离子浓度增加，其电导率也增加，其增加的倍数近似等于冷却水浓缩倍数。所以可以设定一个固定电导率值，当冷却水电导率达到这一固定值时开始排污。使用电导率仪控制浓缩倍数时，当系统补水发生变化，或者冷却水使用多个补水水源，电导率仪就不能准确控制浓缩倍数。如果在水处理中加入化学品如酸，杀菌剂等，会显著升高冷却水电导率，导致排污量增加，浓缩倍数降低；如果系统发生结垢等问题会降低冷却水电导率从而导致冷却水过循环， 将会导致水处理“惨重失败”。

(3)计时器：使用计时器控制系统排污的时间而不实际测量水中任何特定的物质。计时器只能近似通过控制排污量来控制浓缩倍数，但当冷却水系统蒸发量变化，环境温度、湿度变化，都将使浓缩倍数发生变化。 

在工业用水中，冷却水的消耗量占整个工业用水的60%以上。因此，提高循环水系统的浓缩倍数、减少补水量便成为工业节水最有效的途径。但随着水的循环使用，循环水的硬度、碱度和含盐量均越来越高。最终，极易导致系统的腐蚀和结垢。采用缓蚀阻垢剂可 以在一定范围内减缓甚至阻止系统的腐蚀与结垢，有助于提高系统的浓缩倍数。但浓缩倍 数的提高幅度严重依赖于补水水质、缓蚀阻垢剂的性能、缓蚀阻垢剂的投量与管理水平。因 此，研制适用于高浓缩倍数循环水系统的缓蚀阻垢剂、探索提高循环水系统浓缩倍数的运 行工艺一直是业内人士的研究课题。 

当前，作为针对循环水路水垢的方法，大多数采用化学方法；例如：中国专利CN 101088933 B一种循环水系统浓缩倍数的提高方法，在循环水系统中，采用长碳链表面活性剂作为缓蚀剂或者在含有有色金属部件时添加有色金属缓蚀剂防止金属材质的腐蚀和阻碍无机垢在金属表面的沉积，然后采用复合阻垢剂阻止无机垢的析出，并将已析出的无机垢粒稳定在循环水系统中，并通过旁滤将系统中已析出的垢排出系统而提高循环水系统的浓缩倍数。又如：中国专利CN 101943919 B用于控制循环冷却水浓缩倍数的方法，根据荧光示踪剂浓度变化来控制循环水浓缩倍数，首先，向循环冷却水补水中添加浓度为0.01ppm-1ppm的荧光示踪剂；使用第一荧光计在线测量循环冷却水补水中所述荧光示踪剂的浓度，并通过浓缩倍率仪控制器自动调节加药泵，保证向循环冷却水补水中所投加的荧光示踪剂符合要求；使用第二荧光计在线测量循环冷却水中的荧光示踪剂的浓度；得出当前状态的循环水浓缩倍数＝循环冷却水中荧光示踪剂浓度/循环冷却水补水中荧光示踪剂浓度；使用上述浓缩倍率仪控制器控制冷却水排污电动阀，当循环水浓缩倍数达到设定值时，排污电动阀运行，冷却水排污。 

诸如此类应用中，目前工业应用的水质稳定剂多为缓蚀阻垢剂，但阻垢剂的品质参差不齐，系统的换热设备的种类千差万别，同时管理的方法又各有不同，这就造成了循环水系统运行的优劣之分，相关指标越高循环水越容易达到饱和而产生结晶，因此这在投加水质阻垢剂方案时就必须考虑进去；由冷却水中结晶析出，随着晶核不断长大沉积在换热器的表面的现象，按垢的按盐的种类可分为碳酸垢、磷酸垢、硅酸垢、硫酸垢等；按金属离子区分可分为钙垢、镁垢、铁垢等，换热器内垢的形成受到水质、水温、流速、换热温降、换热器材质和光洁度等因素的影响的影响。 

以上所有工作都把重点放在提高缓蚀阻垢剂的阻垢 性能方面，由于普通阻垢剂的性能除受停留时间影响外，还受系统总硬度和盐浓度的影响， 因此仅从改变阻垢剂组成单方面下功夫对浓缩倍数的提高帮助是有限的。这些方法除需较大的设备投资外，运行管理较复杂，运转费用也较高。因此只能适用于较小型的循环水系统。 

发明内容

本发明的目的是提供一种循环水提高浓缩倍数的电法处理装置，是一个集改善水质，提高循环水浓缩倍数实现节水减排，同时除垢防腐的一体化设备，能够长时间的把水垢有规格的结晶析出并吸附，可应用于不同补水水质的循环水系统，能够降低排污量、金属材质的腐蚀率和垢沉积速度，并提高循环水系统浓缩倍数的方法。 

本发明的目的将通过以下技术措施来实现：包括震荡电路模块、电源、控制电路模块、输出模块、交替电极、接地电极和接地保护罩；一体化集成自动控制主机及若干个由正极和负极，由相互连接的置入循环水体内的电极部件和外部控制部件构成,其中, 电极部件中包含交替电极、接地电极和接地保护罩，一组至少包括二支交替电极安装在桶状的接地保护罩内，接地保护罩与接地电极连接；控制部件中包含震荡电路模块、电源、控制电路模块和输出模块，电源与控制电路模块连接，控制电路模块与震荡电路模块和输出模块连接。 

尤其是，交替电极为加电电极，交替电极至少有二只，交替电极与接地电极组成一组电级；每台本发明装置可加载多组电极。 

尤其是，交替电极采用钛、铂等稳定的材料制成。 

尤其是，接地电极安装在接地保护罩上，接地保护罩为圆桶形网状结构；接地保护罩顺循环水路中水体流动方向安装。 

尤其是，输出模块或接地保护罩上安装感应模块；输出模块中安装可变电阻。 

尤其是，电极部件和控制部件通过电缆连接或者通过电磁感应耦合方式连接。 

尤其是，震荡电路模块通过输出模块向交替电极加载方形波，频率为20KHz以上，扫频实现；主机控制线路图以及有一个负极和一对正极2A和2B；选择钛材料作为电极材料；在2A和2B和控制电流中加入输出模块，以便振荡信号放大输出；用可变电阻控制输出电压，加入感应模块，以适应水质的要求；2C接地电极用圆桶形网状结构；把2A、２Ｂ、2C组成一个电极组放入循环水路中。 

本发明的优点和效果：一体化集成自动控制主机及若干个由正极和负极组成的集垢器，能够长时间的把水垢有规格的结晶析出并吸附在保护罩上，可直接、准确、在线地测量循环水的浓缩倍数，既可以将现有的循环水的浓缩倍数提升1倍以上，实现循环水的排污减少1/2以上。将循环水中的硬度、电导率、浊度降低30%以上，使氯离子始终处于小于300mg/L的标准下，大幅降低因氯离子升高引起的腐蚀。原有的处理循环水的化学药剂如缓蚀阻垢剂完全可以停止使用，避免因为持续使用化学药剂造成水体排放的二次污染，有效降低由于循环水中硬度的升高而引起的结垢堵塞以及因氯离子高引起的腐蚀风险，安装快速，运转费用省，提高水质，减少管线腐蚀损毁，节约了水资源。既满足循环水路封闭运行的工况，去除水垢的过程中不影响水体流动性，设备安装维护和检修方便安全，而且具有广泛的适用性，节能减排效果显著，安装规范标准，工作稳定高效。 

附图说明

图1为本发明实施例1结构示意图。 

图2为本发明实施例1控制电路示意图。 

图3为本发明实施例1主机线路图。 

附图标记包括：震荡电路模块1、电源2、控制电路模块3、输出模块4、交替电极5、接地电极6、接地保护罩7、循环水路8、感应模块9。 

具体实施方式

本发明原理在于，内设有控制电频率的信号发生器产生振荡频率，提供了一组交替电极和一个接地保护罩，通过对交替电极通电而使水的氧化还原电位下降，打散水中大分子团，使接地保护罩能够长期稳定吸附析出杂质，除去循环水路中的水垢。 

本发明包括：震荡电路模块1、电源2、控制电路模块3、输出模块4、交替电极5、接地电极6和接地保护罩7。 

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 

如附图1所示，一体化集成自动控制主机及若干个由正极和负极，由相互连接的置入循环水体内的电极部件和外部控制部件构成,其中, 电极部件中包含交替电极5、接地电极6和接地保护罩7，一组至少包括二支交替电极5安装在桶状的接地保护罩7内，接地保护罩7与接地电极6连接；控制部件中包含震荡电路模块1、电源2、控制电路模块3和输出模块4，电源2与控制电路模块3连接，控制电路模块3与震荡电路模块1和输出模块4连接。 

前述中，交替电极5为加电电极，交替电极5至少有二只，交替电极5与接地电极6组成一组电级。每台本发明装置可加载多组电极。 

前述中，交替电极5采用钛、铂等稳定的材料制成。 

前述中，电源2为蓄电池或公用供电。 

前述中，接地电极6安装在接地保护罩7上，接地保护罩7为圆桶形网状结构。接地保护罩7顺循环水路8中水体流动方向安装。 

前述中，输出模块4或接地保护罩7上安装感应模块9。 

前述中，输出模块4中安装可变电阻。 

前述中，电极部件和控制部件通过电缆连接或者通过电磁感应耦合方式连接。 

前述中， 如附图3所示，震荡电路模块1通过输出模块4向交替电极5加载方形波，频率为20KHz以上，扫频实现。主机控制线路图以及有一个负极和一对正极2A和2B。在2A和2B和控制电流中加入输出模块，以便振荡信号放大输出。用可变电阻控制输出电压，加入感应模块，以适应水质的要求。2C接地电极用圆桶形网状结构。把2A、２Ｂ、2C组成一个电极组放入循环水路中。在本实施例中，选择钛材料作为电极材料。 

在本发明中，内设控制电路模块3控制电流频率的信号发生器，并进一步对应于其信号来控制振荡频率，在循环水路8中设置一对加电交替电极5，在对交替电极5通电后，使循环水路8中水的氧化还原电位下降，打散水体中的大分子团。同时，循环水路中设备一个接地保护罩7，能够持续吸附水体中的水垢，达到长期有效的去除水垢的作用。 

本发明在使用时，如附图2所示，前端的控制电路模块3通过震荡电路模块1有规律的发出振荡频率，即，电源2向控制电路模块3和震荡电路模块1供电，震荡电路模块1激发正负极交替变化的电压信号给控制电路模块3，进一步的控制电路模块3产生震荡波形电流输送到输出模块4，输出模块4放大输出振荡信号给交替电极5；具体的，输出模块4进一步的通过可变电阻控制输出电压输出到交替电极5，在交替电极5之间形成的极性和电压不断变化的震荡电场，打散循环水路8中大分子团和吸附循环水体中的水垢。同时，输出模块4上加入感应模块9，以适应水质变化的要求。需要定期检修取出接地保护罩7清除析出结垢。运行时对净化循环循环还具有一定的杀菌消毒作用。 

提供了一组自动控制主机及若干个由正极和负极组成的集垢器，该主机可以根据循环水水质的变化自动控制和调节正极的输出电压及电流以及经过负极的电流密度。同时一对正极通过程序设定可以实现正负交替变换，使这对正极之间的水分子来回对撞，使水分子团打散成单一的水分子，利用单一水分子的高溶解性及高渗透力，能够防止碳酸钙（镁）饱和析出结晶，并呈离子状态处于水中。而负极则可以将水中钙、镁、铁等带正电荷的金属离子进行吸附，从而实现循环水体中的硬度、电导率的下降。 

正极电解水的过程中，因为水中含有氯离子，所以会产生次氯酸，这种次氯酸不仅可以杀菌灭藻，由于其不稳定性，易挥发，则可以直接降低水中的氯离子含量，从而能减少循环水中因为氯离子含量过高引起的腐蚀。 

本发明实施后，将现有的循环水的浓缩倍数提升至1倍以上，实现循环水的排污减少1/2以上。在浓缩倍数扩大1倍的基础上，将循环水中的硬度、电导率、浊度降低30%以上，避免换热设备管道结垢堵塞；同时，使氯离子始终处于小于300mg/L的标准下，大幅降低因氯离子升高引起的腐蚀。 

在本发明装置下，原有的处理循环水的化学药剂如缓蚀阻垢剂完全可以停止使用，避免因为持续使用化学药剂造成水体排放的二次污染。 

Claims (7)

1.循环水提高浓缩倍数的电法处理装置, 包括震荡电路模块(1)、电源(2)、控制电路模块(3)、输出模块(4)、交替电极(5)、接地电极(6)和接地保护罩(7)；其特征在于，一体化集成自动控制主机及若干个由正极和负极，由相互连接的置入循环水体内的电极部件和外部控制部件构成,其中, 电极部件中包含交替电极(5)、接地电极6和接地保护罩(7)，一组至少包括二支交替电极(5)安装在桶状的接地保护罩(7)内，接地保护罩(7)与接地电极(6)连接；控制部件中包含震荡电路模块(1)、电源(2)、控制电路模块(3)和输出模块(4)，电源(2)与控制电路模块(3)连接，控制电路模块(3)与震荡电路模块(1)和输出模块(4)连接。

2.如权利要求1所述的循环水提高浓缩倍数的电法处理装置，其特征在于，交替电极(5)为加电电极，交替电极(5)至少有二只，交替电极(5)与接地电极(6)组成一组电级；每台本发明装置可加载多组电极。

3.如权利要求1所述的循环水提高浓缩倍数的电法处理装置，其特征在于，交替电极(5)采用钛、铂等稳定的材料制成。

4.如权利要求1所述的循环水提高浓缩倍数的电法处理装置，其特征在于，接地电极(6)安装在接地保护罩(7)上，接地保护罩(7)为圆桶形网状结构；接地保护罩(7)顺循环水路(8)中水体流动方向安装。

5.如权利要求1所述的循环水提高浓缩倍数的电法处理装置，其特征在于，输出模块(4)或接地保护罩(7)上安装感应模块(9)；输出模块(4)中安装可变电阻。

6.如权利要求1所述的循环水提高浓缩倍数的电法处理装置，其特征在于，电极部件和控制部件通过电缆连接或者通过电磁感应耦合方式连接。

7.如权利要求1所述的循环水提高浓缩倍数的电法处理装置，其特征在于，震荡电路模块(1)通过输出模块(4)向交替电极(5)加载方形波，频率为20KHz以上，扫频实现；主机控制线路图以及有一个负极和一对正极2A和2B；选择钛材料作为电极材料；在2A和2B和控制电流中加入输出模块，以便振荡信号放大输出；用可变电阻控制输出电压，加入感应模块，以适应水质的要求；2C接地电极用圆桶形网状结构；把2A、2B、2C组成一个电极组放入循环水路中。