CN105016434B - 矩形、扇形多腔式除盐制备盐酸电化学水处理设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电化学工业循环冷却水处理、污水处理、浓盐水处理领域，具体为一种矩形、扇形多腔式除盐制备盐酸电化学水处理设备。解决了目前电化学水处理过程中结垢物质和有毒有害物质处理效果不够明显、不能回收利用的技术问题。一种矩形、扇形多腔式除盐制备盐酸电化学水处理设备，包括呈圆筒状且上端口设有上顶盖的缸体；所述缸体的内壁周圈布设多对均为竖直设置的阴极板；所述上顶盖的上表面固定有多个阳极座，上顶盖的下表面竖直固定有多个与阳极座相连接的阳极。本发明所述的水处理设备采用多腔式结构进行水处理，水与电极接触面积大，去污能力强；阴极除污装置的设计实现了阴极吸附物的自动化清理，极大的提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及电化学工业循环冷却水处理、浓盐水、污水处理领域，具体为一种矩形、扇形多腔式除盐制备盐酸电化学水处理设备。
背景技术
目前用于工业循环冷却水处理、浓盐水污水处理的电化学方法一般是通过阴阳两电极对工业循环冷却水、污水进行电解处理，在外加电流作用下：方法1、牺牲阳极法：如电解法使阳极（阳极采用Fe、Al）在电解时产生大量的阳离子（如Fe离子、Al离子等），与氢氧根离子结合生成的Fe（OH）2具有絮凝、吸附和沉淀的作用，能够对被处理水中的众多杂物进行絮凝、吸附、沉淀去除。方法2、电化学阴极保护法：阳极采用贵金属涂层，阻止阳极牺牲，通过电解产生的化学反应，使被处理的水中需要去除的物质在专用阴极吸附、结垢析出（比如碳酸盐、重金属），通过刮垢使其从阴极脱落，再通过反冲洗方法把需要去除的物质排出运行系统。
目前常用的电化学法去除含重金属水中的重金属离子的处理设备和去除水中结垢物质的水处理设备，由于电极与被处理水接触面积较小，而且由于单纯依靠电极对有害物质进行处理，水中的有毒有害物质去除效果不明显，不能达到回收、回用或者排放的标准，因此需要一种去除能力强的水处理设备。阴极在水处理过程中会吸附大量的重金属及其它物质，处理结束后需要清理，目前多采用人工刮掉，费时费力，因此需要一种能够快速清理阴极所吸附杂质的装置。
发明内容
本发明为解决目前电化学水处理过程中结垢物质和有毒有害物质处理效果不够明显、浓盐水处理后不能回收利用以及阴极上的被吸附物质清理较为困难的技术问题，提供一种矩形、扇形多腔式除盐制备盐酸电化学水处理设备。
本发明是采用如下技术方案实现的：一种矩形、扇形多腔式除盐制备盐酸电化学水处理设备，包括呈圆筒状且上端口设有上顶盖的缸体；缸体侧壁的下部开有进水口；缸体侧壁上部开有出水口，缸体的底部通过阀门连接有排水口；所述缸体的内壁周圈布设多对均为竖直设置的阴极板；所述阴极板均由缸体内壁向缸体中间部分延伸，成对的两个阴极板相互平行，所有阴极板之间互不接触；成对的阴极板之间形成一端开口的矩形腔室，每个阴极板与其不成对且相邻的阴极板之间形成一端开口的扇形腔室；所述上顶盖的上表面环绕其中心固定有多个与矩形腔室和扇形腔室一一对应的阳极座，上顶盖的下表面竖直固定有多个与阳极座相连接的阳极，所述阳极均由上而下伸入一一对应的矩形腔室和扇形腔室中；缸体内的每个矩形腔室与扇形腔室内均竖直设有一个套设在阳极外侧的空心离子膜；所述上顶盖上开有排气收集口。
待处理水由缸体下部的进水口进入缸体内部，并逐渐充满缸体，缸体内的每个矩形腔室和扇形腔室中均设有一个阳极，相当于每个阳极均配有三个阴极板（包括缸体侧壁）；将阳极座连接电源正极，缸体的外壳连接电源负极，缸体的外壳与阴极板相连通，这样阴阳极通过电流的作用，开始对被处理水中的结垢物质、重金属离子、氯离子等进行电化学电解、吸附处理。结垢物质和重金属离子被吸附在阴极上，形成结垢物质和重金属物质在阴极析出，氯离子在阳极以氯气的形式析出。由于阴极板环绕缸体内壁设置，形成多个扇形腔室和矩形腔室的反应腔室，被处理水在每个反应腔室内部反应，增加了被处理水与阴极的接触时间，相当于对水流产生了一定的阻挡，与阴极板作用时间延长，扩大了阴极板与被处理水的接触面积，极大的增强了处理、吸附的功能，除污效果更好。吸附结束后，阴极板表面的结垢物质和重金属物质以及碳酸盐可通过刀片刮落，结垢物质和重金属物质以及碳酸盐向下落至缸体底部，并反冲洗经底部的排水口排出。被处理的水经过出水口排出循环利用。阴极板相互之间不接触，也就是缸体的中心部位留有较大的腔室，这样需要处理的水能够充满整个缸体。
空心离子膜的作用：1、在电化学设备内部阴极周围形成阳离子富集，阳极周围形成阴离子富集。2、形成并且增强阴极周围形成强碱环境、阳极周围形成强酸环境，去除阳离子、阴离子效果明显提高。电化学设备内处于离子状态的钠离子、钙离子、镁离子等可以通过离子膜渗透到阴极板，在阴极板析出，达到更彻底的去除阳离子的目的。可以根据被处理水质或者处理目的的要求选择离子膜的种类比如阳离子膜、阴离子膜、阴阳离子复合膜；1、阳离子交换膜（简称阳膜） 膜体中含有酸性活性基团，它能选择性透过阳离子而不让阴离子透过。2、阴离子交换膜（简称阴膜） 膜体中含有碱性活性基团，它能选择性透过阴离子而不让阳离子透过。3、特种膜 它包括由阳、阴离子活性基团在一张膜内均匀分布的两性离子交换膜，带正电荷的膜与带负电荷的膜两张贴在一起的复合离子交换膜（亦称双极性膜））电化学设备内的氯离子则通过离子膜到达阳极，通过电化学作用使氯离子形成氯气，在设备上端的排气收集口排出，排气收集口通过软管连接盛有蒸馏水的容器，排出的氯气溶于水即是盐酸，实现了废水、废气的再利用。
进一步的，还包括阴极除污装置；所述阴极除污装置包括水平设置在缸体内部的呈圆板状的刮刀板以及设在上顶盖上方的动力系统；所述动力系统包括做上下往复运动的驱动装置；所述刮刀板上环绕其中心周圈开有分别与矩形腔室和扇形腔室相对应的矩形开口及扇形开口，矩形开口和扇形开口交替设置；相邻的矩形开口与扇形开口之间的刮刀板板体部分均开有与阴极板相配的刮刀口，刮刀口两侧相邻的矩形开口和扇形开口的侧边相互平行且这两条侧边均开有刀刃，刮刀口内侧边也开有刀刃；刮刀板周圈边缘也开有与缸体内壁相配的刀刃；刮刀板通过竖直连接在其中心的连杆穿出上顶盖与驱动装置的输出端相连接；所述刮刀板上的矩形开口和扇形开口均可以由空心离子膜外围穿过实现上下运动。
阴极板吸附结束后，开启驱动装置带动刮刀板上下运动，将阴极板表面以及缸体内壁上的吸附、结垢物刮掉，被刮掉的吸附、结垢物落入缸体的底部，打开排污口通过反冲洗将吸附、结垢物以及其它杂物排出缸体。所述刮刀口与阴极板相配，是指刮刀口三侧（刮刀口与扇形开口和矩形开口平行的两侧以及与阴极板不和缸体内壁连接的一端对应的内侧边）的刀刃能够刮除阴极板上的结垢物，同时又不会对阴极板产生损害；所述刮刀板周圈的刀刃与缸体的内侧壁相配合，也是指所述刀刃可以将缸体内壁上的吸附、结垢物刮掉，同时不会损坏内壁表面。矩形开口、扇形开口分别与矩形腔室、扇形腔室相配合，可以保证刮刀板可以在缸体内上下运动，能够将阴极板和缸体内壁的结垢物清除干净，同时不会与阴极板和阳极以及空心离子膜发生相互干涉。该结构与现有的转动式的除垢装置结构相比，结构非常简单巧妙，稳定性高，结实耐用，生产制造工艺也大为简化。
本发明所述的电化学水处理设备采用多对阴极板和阳极相配合进行水处理，水与电极接触面积大，去污能力强；阴极除污装置的设计实现了阴极吸附、结垢物的自动化清理，极大的提高了工作效率。离子膜的使用使得污水中的钙、镁、氯等离子去除的更加彻底并且可以回收利用。整个装置结构简单，制造方便，成本低廉。
附图说明
图1 本发明所述缸体的内部结构示意图。
图2本发明所述上顶盖的上表面结构示意图。
图3本发明所述上顶盖与缸体的装配结构示意图。
图4本发明所述刮刀板的结构示意图。
图5本发明所述缸体的横截面结构示意图。
图6本发明的外部结构示意图。
图7上顶盖的纵截面结构示意图。
1-阴极板，2-阀门，3-进水口，4-出水口，5-排水口，6-阳极座，7-驱动装置，8-螺栓，9-空心离子膜，10-排气收集口，11-缸体，12-上顶盖，13-阳极，14-刮刀板，15-矩形开口，16-扇形开口，17-刮刀口。
具体实施方式
一种矩形、扇形多腔式除盐制备盐酸电化学水处理设备，包括呈圆筒状且上端口设有上顶盖12的缸体11；缸体11侧壁的下部开有进水口3；缸体11侧壁上部开有出水口4，缸体11的底部通过阀门2连接有排水口5；所述缸体11的内壁周圈布设多对均为竖直设置的阴极板1；所述阴极板1均由缸体11内壁向缸体11中间部分延伸，成对的两个阴极板1相互平行，所有阴极板1之间互不接触；成对的阴极板1之间形成一端开口的矩形腔室，每个阴极板1与其不成对且相邻的阴极板1之间形成一端开口的扇形腔室；所述上顶盖12的上表面环绕其中心固定有多个与矩形腔室和扇形腔室一一对应的阳极座6，上顶盖12的下表面竖直固定有多个与阳极座6相连接的阳极13，所述阳极13均由上而下伸入一一对应的矩形腔室和扇形腔室中；缸体11内的每个矩形腔室与扇形腔室内均竖直设有一个套设在阳极13外侧的空心离子膜9；所述上顶盖12上开有排气收集口10。空心离子膜9的上端口可以固定在上顶盖的下方。
还包括阴极除污装置；所述阴极除污装置包括水平设置在缸体11内部的呈圆板状的刮刀板14以及设在上顶盖12上方的动力系统；所述动力系统包括做上下往复运动的驱动装置7；所述刮刀板14上环绕其中心周圈开有分别与矩形腔室和扇形腔室相对应的矩形开口15及扇形开口16，矩形开口15和扇形开口16交替设置；相邻的矩形开口15与扇形开口16之间的刮刀板14板体部分均开有与阴极板1相配的刮刀口17，刮刀口17两侧相邻的矩形开口15和扇形开口16的侧边相互平行且这两条侧边均开有刀刃，刮刀口17的内侧边也开有刀刃；刮刀板14周圈边缘也开有与缸体11内壁相配的刀刃；刮刀板14通过竖直连接在其中心的连杆穿出上顶盖12与驱动装置7的输出端相连接；所述刮刀板14上的矩形开口15和扇形开口16均可以由空心离子膜9外围穿过实现上下运动。
矩形开口和扇形开口分别与矩形腔室和扇形腔室相配，可以实现对阴极板上结垢物的刮除，同时还可以保证刮刀板的上下运动没有阻碍。
驱动装置7可以采用液压装置以实现连杆的往复运动；或者采用往复式空压装置对连杆进行驱动。连杆的往复运动可以采用多种结构和方式实现，这是本领域技术人员采用现有公知常识就可以实现的。
空心离子膜横截面小于扇形开口和矩形开口，相互之间不会发生干涉。
缸体11的下部呈向下收缩的漏斗状，所述进水口3位于漏斗状结构的上方且靠近漏斗状结构设置，所述阀门2及排水口5设在漏斗状缸体的最下端。漏斗状的结构有利于结垢物的下落以及排出，如图1、3所示。
空心离子膜9为上下开口的方桶型。
上顶盖12通过螺栓8固定在缸体11的顶端端沿上。
进水口3与出水口4位于缸体11相对的侧壁上。相当于进水口和出水口位于缸体的两侧，这样水流可以流动更远的距离，与阴阳极的反应更加充分。缸体内壁也可以采用与阴极板相同的材料制成，或者在内壁上附着一层阴极板。
作为优选，所述阴极板1一共有12个，组成六对，形成六个矩形腔室以及六个扇形腔室。如图5所示，六对阴极板环布在缸体内壁上。相邻阴极板之间的间距在60mm--130mm之间。
Claims (9)
1.一种矩形、扇形多腔式除盐制备盐酸电化学水处理设备，包括呈圆筒状且上端口设有上顶盖（12）的缸体（11）；缸体（11）侧壁的下部开有进水口（3）；缸体（11）侧壁上部开有出水口（4），缸体（11）的底部通过阀门（2）连接有排水口（5）；其特征在于：所述缸体（11）的内壁周圈布设多对均为竖直设置的阴极板（1）；所述阴极板（1）均由缸体（11）内壁向缸体（11）中间部分延伸，成对的两个阴极板（1）相互平行，所有阴极板（1）之间互不接触；成对的阴极板（1）之间形成一端开口的矩形腔室，每个阴极板（1）与其不成对且相邻的阴极板（1）之间形成一端开口的扇形腔室；所述上顶盖（12）的上表面环绕其中心固定有多个与矩形腔室和扇形腔室一一对应的阳极座（6），上顶盖（12）的下表面竖直固定有多个与阳极座（6）相连接的阳极（13），所述阳极（13）均由上而下伸入一一对应的矩形腔室和扇形腔室中；缸体（11）内的每个矩形腔室与扇形腔室内均竖直设有一个套设在阳极（13）外侧的空心离子膜（9）；所述上顶盖（12）上开有排气收集口（10）。
2.如权利要求1所述的矩形、扇形多腔式除盐制备盐酸电化学水处理设备，其特征在于，还包括阴极除污装置；所述阴极除污装置包括水平设置在缸体（11）内部的呈圆板状的刮刀板（14）以及设在上顶盖（12）上方的动力系统；所述动力系统包括做上下往复运动的驱动装置（7）；所述刮刀板（14）上环绕其中心周圈开有分别与矩形腔室和扇形腔室相对应的矩形开口（15）及扇形开口（16），矩形开口（15）和扇形开口（16）交替设置；相邻的矩形开口（15）与扇形开口（16）之间的刮刀板（14）板体部分均开有与阴极板（1）相配的刮刀口（17），刮刀口（17）两侧相邻的矩形开口（15）和扇形开口（16）的侧边相互平行且这两条侧边均开有刀刃，刮刀口（17）内侧边也开有刀刃；刮刀板（14）周圈边缘也开有与缸体（11）内壁相配的刀刃；刮刀板（14）通过竖直连接在其中心的连杆穿出上顶盖（12）与驱动装置（7）的输出端相连接；所述刮刀板（14）上的矩形开口（15）和扇形开口（16）均可以由空心离子膜（9）外围穿过实现上下运动。
3.如权利要求1或2所述的矩形、扇形多腔式除盐制备盐酸电化学水处理设备，其特征在于，缸体（11）的下部呈向下收缩的漏斗状，所述进水口（3）位于漏斗状结构的上方且靠近漏斗状结构设置，所述阀门（2）及排水口（5）设在漏斗状缸体的最下端。
4.如权利要求1或2所述的矩形、扇形多腔式除盐制备盐酸电化学水处理设备，其特征在于，空心离子膜（9）为上下开口的方桶型。
5.如权利要求3所述的矩形、扇形多腔式除盐制备盐酸电化学水处理设备，其特征在于，空心离子膜（9）为上下开口的方桶型。
6.如权利要求1或2所述的矩形、扇形多腔式除盐制备盐酸电化学水处理设备，其特征在于，上顶盖（12）通过螺栓（8）固定在缸体（11）的顶端端沿上。
7.如权利要求1或2所述的矩形、扇形多腔式除盐制备盐酸电化学水处理设备，其特征在于，进水口（3）与出水口（4）位于缸体（11）相对的侧壁上。
8.如权利要求1或2所述的矩形、扇形多腔式除盐制备盐酸电化学水处理设备，其特征在于，所述阴极板（1）一共有12个，组成六对，形成六个矩形腔室以及六个扇形腔室。
9.如权利要求1或2所述的矩形、扇形多腔式除盐制备盐酸电化学水处理设备，其特征在于，相邻阴极板（1）之间的间距在60mm--130mm之间。
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