CN106698685A - 复合强电场效应型电化学水处理装置及除垢方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合强电场效应型电化学水处理装置及除垢方法，包括金属罐，金属罐的一侧开设有进水口，金属罐的底部安装有金属下盖，且开设有排污口；金属罐的顶部安装有金属上盖，且开设有出水口；其中金属罐的罐壳作为阴极反应器，在金属罐的中心设置有第一阳极筒，其作为阳极反应器，第一阳极筒、罐壳分别与工作电源的正极、负极连通，第一阳极筒内部设置有第二阳极筒，第一阳极筒的内侧、第二阳极筒的外侧之间布设有绝缘薄膜层，同时第二阳极筒、罐壳分别与电场电源的正极、负极相连通；本发明使得本装置中电场效应由第一电场和新增加第二电场进行叠加形成，使得水中的矿物质在第一电场、第二电场的叠加作用下提高了迁移速度以及结垢速度。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合强电场效应型电化学水处理装置及除垢方法，属于电化学水处理领域。
背景技术
当前国内外的电化学水处理装置，无论是箱体型、罐型都是采用单一的工作电源的直流电压供给水处理装置中的阳极和阴极。其目的是：电化学水处理装置是利用水中矿物质的电化学特性，通过电解来调节水中矿物质的平衡，让易结垢的矿物质预先结垢，并主要用来去除水中的钙、镁离子，并实现防腐和防治微生物的目的。由于传统的电化学水处理装置采用单一的工作电源的直流电压供给水处理装置中的阳极和阴极，在不能提高电解电压的条件下，为了提高电解效率只能增加阳极板和阴极板的面积。在箱体型电化学水处理装置中一般采用多个阳极板电气并联与箱体内侧阴极板构成多层水电解容积的单电源电化学水处理装置。而罐型的电化学水处理装置只有增大罐体直径或加长，并在罐体内安装多个电气并联的阳极棒，构成单电源电化学水处理装置。
当前现有的电化学水处理装置，其工作原理，参看附图1所示。附图1中直流电源DC，是电化学水处理装置的工作电源。由于阳极板和阴极板处在水体中，为保证装置和供水系统在操作时的人生安全，其阳极板和阴极板供电电压一般小于安全电压36V。
发明内容
本发明提供一种复合强电场效应型电化学水处理装置及除垢方法，增加一个高电压的电场效应的阳电极，使得本装置中电场效应由第一电场和新增加第二电场进行叠加形成，进而使得水中的矿物质在第一电场、第二电场的叠加作用下提高了迁移速度以及结垢速度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种复合强电场效应型电化学水处理装置，包括金属罐，金属罐的一侧开设有进水口，金属罐的底部安装有金属下盖，且金属下盖上开设有排污口；金属罐的顶部安装有金属上盖，且金属上盖上开设有出水口；其中金属罐的罐壳作为阴极反应器，在金属罐的中心设置有第一阳极筒，其作为阳极反应器，第一阳极筒、罐壳分别与工作电源的正极、负极连通，形成第一工作电场，所述的第一阳极筒内部设置有第二阳极筒，第一阳极筒的内侧、第二阳极筒的外侧之间布设有绝缘薄膜层，同时第二阳极筒、罐壳分别与电场电源的正极、负极相连通，形成第二工作电场；
作为本发明的进一步优选，金属上盖与金属罐之间、金属下盖与金属罐之间分别安装有塑料上环体、塑料下环体，从而使得金属罐整体形成电气隔离；在第二阳极筒的顶部布设有筒内上绝缘体，第一阳极筒的顶部通过电极绝缘体进行封闭，筒内上绝缘体与电极绝缘体之间布设有密封垫；在第二阳极筒的底部布设有筒内下绝缘体，第一阳极筒的底部通过阳极封盖进行封闭，同时通过其将第一阳极筒、第二阳极筒固定形成一体、且不透水的双阳极筒体，其中阳极封盖与筒内下绝缘体之间布设有密封橡胶垫；
作为本发明的进一步优选，所述的电化学水处理装置还设有除垢装置，其包括上盘架、中盘架和下盘架，上盘架、中盘架和下盘架由上至下依次均匀套设在第一阳极筒上；在上盘架的圆周、中盘架的圆周和下盘架的圆周上均分别连接有四个桁梁，且每个圆周上的四个桁梁均匀分布，所述的除垢装置还包括四个刮刀架，四个刮刀架的顶端、中间部分和底端分别通过上盘架的圆周、中盘架的圆周和下盘架的圆周上分别连接的四个桁梁进行固定；在上盘架的表面固定连接有塑料大齿轮，所述的除垢装置还包括金属小齿轮，且塑料大齿轮与金属小齿轮相啮合，金属小齿轮通过旋转轴与减速电机相连通，通过减速电机提供旋转动力；
作为本发明的进一步优选，在刮刀架内安装有刮刀条体，刮刀条体与刮刀架之间通过橡胶垫填充，其中，刮刀条体可以选用不锈钢、陶瓷或者钢化玻璃材料制成；所述的上盘架上均匀开设有六个铆钉孔，通过在铆钉孔内插入铆钉固定塑料大齿轮；
作为本发明的进一步优选，在进水口、出水口、排污口的连接管道上分别安装有阀门，用于控制进水口、出水口、排污口的开关；
作为本发明的进一步优选，第一阳极筒通过第一阳极螺栓与金属上盖固定连接，第二阳极筒通过第二阳极螺栓与金属上盖固定连接，罐壳通过阴极螺栓与金属上盖固定连接；第一阳极螺栓、阴极螺栓分别与工作电源的正极、负极连通，且工作电源的电压范围在12V-36V之间；第二阳极螺栓、阴极螺栓分别与电场电源的正、负极连通，且电场电源的电压范围在100V-300V之间；
一种利用所述的复合强电场效应型电化学水处理装置进行除垢的方法，正常工作时，将排污口处的阀门关闭，进水口、出水口处的阀门打开，此时待处理污水由进水口进入，通过复合强电场效应型电化学水处理装置中第一电场、第二电场的作用处理之后，待处理污水中的离子进行分解重新结合，在罐壳内表面结垢，此时开启减速电机，为金属小齿轮提供旋转动力，从而带动与之啮合的塑料大齿轮进行旋转，塑料大齿轮旋转后，带动上盘架旋转，上盘架上通过桁梁连接的刮刀架同时旋转，刮刀架内安装的刮刀条体对罐壳内表面进行除垢；将出水口的阀门关闭，排污口的阀门打开，由于进水口内一直冲入待处理污水，不断反冲刮刀架，旋转连续刮下罐壳上的污垢，与待处理污水由排污口排出，完成除垢。
通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明通过在装置中增加一个第二阳极筒，其与罐壳分别与电场电源的正极、负极相连通，形成第二电场，此电场为一个强度较强的电场，通过装置本身存在的第一电场与第二电场的叠加，进而使得水中的矿物质在叠加电场的作用下提高了迁移速度及结垢速度，在罐壳内表面结垢后，通过本发明的除垢装置，将污垢清除排出。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是现有的电化学水处理装置工作原理图；
图2是本发明的优选实施例的工作原理图；
图3是本发明的优选实施例的整体结构示意图；
图4是本发明的优选实施例的A向俯视图；
图5是本发明的优选实施例的B-B的剖视图。
图中：10为罐壳，20为金属上盖，30为金属下盖，40为塑料上环体，50为塑料下环体，60为阴极螺栓，60-1为塑料套垫，70为第一阳极螺栓，70-1 为塑料螺帽，70-2为第一阳极筒，80为第二阳极螺栓，80-1为第二阳极筒，80-2为绝缘薄膜层，80-3为阳极封盖，80-4为密封橡胶垫，80-5为筒内下绝缘体，90为电极绝缘体，90-1为密封垫，100为筒内上绝缘体，110为金属小齿轮，111为塑料大齿轮，112为上盘架，113为中盘架，114为下盘架，115为铆钉，120为刮刀架，121为橡胶垫，122为刮刀条体，E1为第一电场，E2为第二电场，e为电流，DC-1为工作电源，DC-2为电场电源。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
电化学水处理技术是在冷却水中施加一定量的电场，即利用阳极和阴极之间的电场E和电流e，形成电化学作用，达到对冷却水的全面处理效果。其中阴极形成高浓度的氢氧根：【2H2O+2e→H2+2OHˉ】，即2e(电流)参与化学反应，而电场E1的作用是迁移化学反应的正负离子的运动。
如图1所示，由于传统电化学循环冷却水是导电的，其导电率一般为0.005至0.05S·m-1，第一阳极与阴极之间的待处理污水通过电解，【CO2+OHˉ→HCO3 ˉ】,【HCO3 ˉ+OHˉ→CO3 2ˉ+H2O】，OHˉ，CO3 2ˉ与Ca2+形成氢氧化钙Ca(OH)2(垢)、碳酸钙CaCO3(垢)，而水中的氢氧化钙Ca(OH)2(正离子垢)、碳酸钙CaCO3(正离子垢)在电场作用下迁移到阴极表面上进行结垢，电场的强度决定正离子垢的迁移速度；第一阳极和阴极不产生任何离子，它们之间只存在电场和电流，传统电化学装置中的阳极和阴极在一定间距下，施加的直流电压不能太高(一般在安全电压一下)，工作电压为安全电压，不能进一步提高电压来增强电场，这就使阳极和阴极之间形成的电场E1比较弱，进而也就无法使水中的矿物质(钙、镁离子)在电场E作用下提高迁移速度或结垢速度。
如图2所示，为了提高传统电化学装置的电解结垢效率，本发明采用增加一个高电压的电场效应的第二阳电极，使得新发明的电化学装置中电场效应的第二阳电极、第一阳极和阴极之间形成第二电场、第一电场相叠加，进而使水中的矿物质(钙、镁离子)在第二电场、第一电场叠加即E2+E1作用下提高了迁移速度或结垢速度。
如图3-图5所示，本发明的一种复合强电场效应型电化学水处理装置，包括金属罐，金属罐的一侧开设有进水口，金属罐的底部安装有金属下盖30，且金属下盖30上开设有排污口；金属罐的顶部安装有金属上盖20，且金属上盖20上开设有出水口；其中金属罐的罐壳10作为阴极反应器，在金属罐的中心设置有第一阳极筒70-2，其作为阳极反应器，第一阳极筒、罐壳分别与工作电源的正极、负极连通，形成第一工作电场，所述的第一阳极筒内部设置有第二阳极筒80-1，第一阳极筒的内侧、第二阳极筒的外侧之间布设有绝缘薄膜层80-2，同时第二阳极筒、罐壳分别与电场电源的正极、负极相连通，形成第二工作电场；
作为本发明的进一步优选，金属上盖20与金属罐之间、金属下盖30与金属罐之间分别安装有塑料上环体40、塑料下环体50，从而使得金属罐整体形成电气隔离；在第二阳极筒的顶部布设有筒内上绝缘体100，第一阳极筒的顶部通过电极绝缘体90进行封闭，筒内上绝缘体与电极绝缘体之间布设有密封垫90-1；在第二阳极筒的底部布设有筒内下绝缘体80-5，第一阳极筒的底部通过阳极封盖80-3进行封闭，同时通过其将第一阳极筒、第二阳极筒固定形成一体、且不透水的双阳极筒体，其中阳极封盖与筒内下绝缘体之间布设有密封橡胶垫80-4；
作为本发明的进一步优选，所述的电化学水处理装置还设有除垢装置，其包括上盘架112、中盘架113和下盘架114，上盘架、中盘架和下盘架由上至下依次均匀套设在第一阳极筒上；在上盘架的圆周、中盘架的圆周和下盘架的圆周上均分别连接有四个桁梁，且每个圆周上的四个桁梁均匀分布，所述的除垢装置还包括四个刮刀架120，四个刮刀架的顶端、中间部分和底端分别通过上盘架的圆周、中盘架的圆周和下盘架的圆周上分别连接的四个桁梁进行固定；在上盘架112的表面固定连接有塑料大齿轮111，所述的除垢装置还包括金属小齿轮110，且塑料大齿轮与金属小齿轮相啮合，金属小齿轮通过旋转轴与减速电机相连通，通过减速电机提供旋转动力；
作为本发明的进一步优选，在刮刀架内安装有刮刀条体122，刮刀条体与刮刀架之间通过橡胶垫121填充，其中，刮刀条体可以选用不锈钢、陶瓷或者钢化玻璃材料制成；所述的上盘架上均匀开设有六个铆钉孔，通过在铆钉孔内插入铆钉115固定塑料大齿轮；
作为本发明的进一步优选，在进水口、出水口、排污口的连接管道上分别安装有阀门，用于控制进水口、出水口、排污口的开关；
作为本发明的进一步优选，第一阳极筒通过第一阳极螺栓70与金属上盖20固定连接，第二阳极筒通过第二阳极螺栓80与金属上盖20固定连接，罐壳通过阴极螺栓60与金属上盖20固定连接；第一阳极螺栓、阴极螺栓分别与工作电源的正极、负极连通，且工作电源的电压范围在12V-36V之间；第二阳极螺栓、阴极螺栓分别与电场电源的正、负极连通，且电场电源的电压范围在100V-300V之间；其中，阴极螺栓与罐壳通过塑料套垫60-1进一步紧固，第一阳极螺栓上套设有塑料螺帽70-1；
一种利用所述的复合强电场效应型电化学水处理装置进行除垢的方法，正常工作时，将排污口处的阀门关闭，进水口、出水口处的阀门打开，此时待处理污水由进水口进入，通过复合强电场效应型电化学水处理装置中第一电场、第二电场的作用处理之后，待处理污水中的离子进行分解重新结合，在罐壳内表面结垢，此时开启减速电机，为金属小齿轮提供旋转动力，从而带动与之啮合的塑料大齿轮进行旋转，塑料大齿轮旋转后，带动上盘架旋转，上盘架上通过桁梁连接的刮刀架同时旋转，刮刀架内安装的刮刀条体对罐壳内表面进行除垢；将出水口的阀门关闭，排污口的阀门打开，由于进水口内一直冲入待处理污水，不断反冲刮刀架，旋转连续刮下罐壳上的污垢，与待处理污水由排污口排出，完成除垢。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (7)
1.一种复合强电场效应型电化学水处理装置，包括金属罐，金属罐的一侧开设有进水口，金属罐的底部安装有金属下盖，且金属下盖上开设有排污口；金属罐的顶部安装有金属上盖，且金属上盖上开设有出水口；其中金属罐的罐壳作为阴极反应器，在金属罐的中心设置有第一阳极筒，其作为阳极反应器，第一阳极筒、罐壳分别与工作电源的正极、负极连通，形成第一工作电场，其特征在于：所述的第一阳极筒内部设置有第二阳极筒，第一阳极筒的内侧、第二阳极筒的外侧之间布设有绝缘薄膜层，同时第二阳极筒、罐壳分别与电场电源的正极、负极相连通，形成第二工作电场。
2.根据权利要求1所述的复合强电场效应型电化学水处理装置，其特征在于：金属上盖与金属罐之间、金属下盖与金属罐之间分别安装有塑料上环体、塑料下环体，从而使得金属罐整体形成电气隔离；在第二阳极筒的顶部布设有筒内上绝缘体，第一阳极筒的顶部通过电极绝缘体进行封闭，筒内上绝缘体与电极绝缘体之间布设有密封垫；在第二阳极筒的底部布设有筒内下绝缘体，第一阳极筒的底部通过阳极封盖进行封闭，同时通过其将第一阳极筒、第二阳极筒固定形成一体、且不透水的双阳极筒体，其中阳极封盖与筒内下绝缘体之间布设有密封橡胶垫。
3.根据权利要求1所述的复合强电场效应型电化学水处理装置，其特征在于：所述的电化学水处理装置还设有除垢装置，其包括上盘架、中盘架和下盘架，上盘架、中盘架和下盘架由上至下依次均匀套设在第一阳极筒上；在上盘架的圆周、中盘架的圆周和下盘架的圆周上均分别连接有四个桁梁，且每个圆周上的四个桁梁均匀分布，所述的除垢装置还包括四个刮刀架，四个刮刀架的顶端、中间部分和底端分别通过上盘架的圆周、中盘架的圆周和下盘架的圆周上分别连接的四个桁梁进行固定；在上盘架的表面固定连接有塑料大齿轮，所述的除垢装置还包括金属小齿轮，且塑料大齿轮与金属小齿轮相啮合，金属小齿轮通过旋转轴与减速电机相连通，通过减速电机提供旋转动力。
4.根据权利要求3所述的复合强电场效应型电化学水处理装置，其特征在于：在刮刀架内安装有刮刀条体，刮刀条体与刮刀架之间通过橡胶垫填充，其中，刮刀条体可以选用不锈钢、陶瓷或者钢化玻璃材料制成；所述的上盘架上均匀开设有六个铆钉孔，通过在铆钉孔内插入铆钉固定塑料大齿轮。
5.根据权利要求4所述的复合强电场效应型电化学水处理装置，其特征在于：在进水口、出水口、排污口的连接管道上分别安装有阀门，用于控制进水口、出水口、排污口的开关。
6.根据权利要求1所述的复合强电场效应型电化学水处理装置，其特征在于：第一阳极筒通过第一阳极螺栓与金属上盖固定连接，第二阳极筒通过第二阳极螺栓与金属上盖固定连接，罐壳通过阴极螺栓与金属上盖固定连接；第一阳极螺栓、阴极螺栓分别与工作电源的正极、负极连通，且工作电源的电压范围在12V-36V之间；第二阳极螺栓、阴极螺栓分别与电场电源的正、负极连通，且电场电源的电压范围在100V-300V之间。
7.一种利用权利要求5所述的复合强电场效应型电化学水处理装置进行除垢的方法，其特征在于：正常工作时，将排污口处的阀门关闭，进水口、出水口处的阀门打开，此时待处理污水由进水口进入，通过复合强电场效应型电化学水处理装置中第一电场、第二电场的作用处理之后，待处理污水中的离子进行分解重新结合，在罐壳内表面结垢，此时开启减速电机，为金属小齿轮提供旋转动力，从而带动与之啮合的塑料大齿轮进行旋转，塑料大齿轮旋转后，带动上盘架旋转，上盘架上通过桁梁连接的刮刀架同时旋转，刮刀架内安装的刮刀条体对罐壳内表面进行除垢；将出水口的阀门关闭，排污口的阀门打开，由于进水口内一直冲入待处理污水，不断反冲刮刀架，旋转连续刮下罐壳上的污垢，与待处理污水由排污口排出，完成除垢。
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