CN111252969A - 一种高效电化学水处理系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效电化学水处理系统及其方法，系统中多个阴极的尺寸不同，阴极由小到大从内到外套设排列设置，阳极设置在多个阴极之间，进水口、第一出水口和第二出水口设置最外层的阴极上，过滤单元一侧与第一出水口相连，且在连接管路上设置有第一阀门，过滤单元另一侧与第二出水口相连，且在连接管路上设置有第二阀门，沉淀物收集单元与过滤单元连接设置，刮垢部件设置在阴极的附近，采用高效电化学水处理系统对循环水进行处理。本发明能够使电化学处理单元不停机，提高整个系统的处理效率，浓缩倍率至少可达6，可节水70％以上，极大提高了处理效率，整个工艺简单，流程紧凑，易于大范围推广。

Description

一种高效电化学水处理系统及其方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，特别是涉及一种高效电化学水处理系统及其方法。
背景技术
众所周知，城市用水中80%以上是工业用水，工业用水中80%是冷却水，由此可见，工业冷却水用量占总用水量的大部分，冷却水的循环使用是节约用水量、缓解水资源日益紧张矛盾的最有效手段。工业冷却水在循环使用过程中，因水中盐类和悬浮物的浓缩，以及在冷却塔与大气接触中，水质不同程度被污染，所以会产生比直流水更为严重的结垢、腐蚀、菌藻滋生等多种危害。
一般循环冷却水系统每增加1.33mm水垢，其能耗增加17%。为了维持效益，节约成本，在循环冷却水系统中需要加入软化步骤，其中电化学处理法是一种环境友好型软化法。但现在电化学处理法涉及到的电化学处理设备，在使用过程中需要不停的停机开机，使用一定时间后阴极的表面会结垢，处理效率低，使用效果不好。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种高效电化学水处理系统及其方法，应用效果好。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种高效电化学水处理系统，包括电化学处理单元、过滤单元、沉淀物收集单元、第一阀门和第二阀门，所述电化学处理单元包括进水口、第一出水口、第二出水口、多个阴极、多个阳极和刮垢部件，多个所述阴极的尺寸不同，所述阴极由小到大从内到外套设排列设置，所述阳极设置在多个所述阴极之间，所述进水口、所述第一出水口和所述第二出水口设置最外层的阴极上，所述过滤单元一侧与所述第一出水口相连，且在连接管路上设置有所述第一阀门，所述过滤单元另一侧与所述第二出水口相连，且在连接管路上设置有所述第二阀门，所述沉淀物收集单元与所述过滤单元连接设置，所述刮垢部件设置在所述阴极的附近。
在本发明一个较佳实施例中，所述阴极为圆桶状设置。
在本发明一个较佳实施例中，所述阳极为网状管式钛金属或棒状钛金属，所述阳极的表面镀有功能性材料。
在本发明一个较佳实施例中，相邻两个所述阴极之间设置有3-6个阳极，最内层所述阴极内的阳极个数为2-4个。
在本发明一个较佳实施例中，所述阴极的材质为不锈钢、镍或钛中的一种或多种混合。
在本发明一个较佳实施例中，所述阴极和所述阳极间的电流密度为10-30mA/cm2。
在本发明一个较佳实施例中，所述阳极固定设置在所述阴极的底部，所述阴极和所述阳极的连接处设置有绝缘材料。
在本发明一个较佳实施例中，所述刮垢部件包括毛刷、刮刀、第一固定件、第二固定件、第三固定件、第四固定件、连接件、传动杆、驱动部件和盖体，所述第二固定件和所述第三固定件为U型设置，所述毛刷设置在所述第一固定件的一侧面和所述第二固定件的内壁上，所述刮刀设置在所述第三固定件的内壁和所述第四固定件的一侧面，所述第一固定件、所述第二固定件、所述第三固定件和所述第四固定件与所述连接件连接，所述传动杆一端与所述连接件连接，另一端与所述驱动部件连接，所述盖体设置在所述传动杆上。
提供一种高效电化学水处理系统的处理方法，包括步骤为：
（1）将第一阀门打开，第二阀门关闭，未处理的循环水进入电化学处理单元处理；
（2）当电化学处理单元需要刮垢时，将第二阀门打开，第一阀门关闭，电化学处理单元内进行刮垢，循环水从电化学处理单元进入到过滤单元过滤，过滤单元内的沉淀物排入沉淀物收集单元；
（3）刮垢结束后，将第一阀门打开，第二阀门关闭，并继续循环处理。
在本发明一个较佳实施例中，步骤（1）中所述处理的时间为4-10小时；步骤（2）中所述刮垢的时间为5-30min；步骤（3）中刮垢结束后要过15-30min，再将第一阀门打开，第二阀门关闭。
本发明的有益效果是：本发明的高效电化学水处理系统及其方法，能够使电化学处理单元不停机，提高整个系统的处理效率，处理效果比化学药剂法有大幅提高，用于电厂循环水系统中浓缩倍率至少可达6，可节水70％以上，采用多重电极交错设置，极大提高了处理效率，整个工艺简单，流程紧凑，易于大范围推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明的高效电化学水处理系统一较佳实施例的结构示意图；
图2是图1所述高效电化学水处理系统中电化学处理单元的结构示意图；
图3是图2所述电化学处理单元中刮垢部件的结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1、图2和图3，提供一种高效电化学水处理系统，包括电化学处理单元1、过滤单元2、沉淀物收集单元5、第一阀门3和第二阀门4。所述过滤单元2一侧与所述电化学处理单元1的一侧相连，且在连接管路上设置有所述第一阀门3。所述过滤单元2另一侧与所述电化学处理单元1的另一侧相连，且在连接管路上设置有所述第二阀门4。所述沉淀物收集单元5与所述过滤单元2连接设置。所述高效电化学水处理系统可以置于整个工业循环水系统中使用。所述过滤单元2具有过滤的作用，所述过滤单元2可以在内部设置有加压泵，使过滤过程更加顺利。
所述高效电化学水处理系统的处理方法，包括步骤为：
（1）在整个工业循环水系统工作时，将第一阀门3打开，第二阀门4关闭，未处理的循环水进入电化学处理单元1处理，处理时间一般为4-10小时，处理后的水流入到下一工序；
（2）处理一定时间后，电化学处理单元1需要进行除垢，这时将第二阀门4打开，第一阀门3关闭，电化学处理单元1内进行刮垢，刮垢时间一般为5-30min，具体时间根据结垢情况而定，在刮垢的同时电化学处理单元1仍进行电化学处理工作，循环水从电化学处理单元1进入到过滤单元2过滤，过滤单元2内的沉淀物排入沉淀物收集单元5，过滤后的水排入下一工序；
（3）刮垢结束后再过15-30min，将第一阀门3打开，第二阀门4关闭，继续循环处理，重复步骤（1）、（2）和（3）。
所述电化学处理单元1包括进水口6、第一出水口7、第二出水口8、多个阴极、多个阳极9和刮垢部件10。多个所述阴极的尺寸不同，所述阴极由小到大从内到外套设排列设置，所述阳极9设置在多个所述阴极之间。相邻两个所述阴极之间设置有3-6个阳极，最内层所述阴极内的阳极个数为2-4个。所述阴极为圆桶状设置，此种形状的设置能够方便刮垢和电化学处理。所述阳极为网状管式钛金属或棒状钛金属，所述阳极的表面镀有功能性材料，所述功能性材料至少包含钌、铱、铂、钽、锡等贵金属氧化物中的两种或两种以上的涂层材料。所述阴极的材质为不锈钢、镍或钛中的一种或多种混合。
所述阳极9固定设置在所述阴极的底部，所述阴极和所述阳极9的连接处设置有绝缘材料，能够防止所述阴极和所述阳极9相接触。所述阴极和所述阳极9均是垂直于水平面设置的，在此种设置下，电化学处理效果最大化。在所述高效电化学水处理系统的外部设置有供电电源，所述阳极9与所述供电电源的正极相连，所述阴极与所述供电电源的负极相连。所述供电电源能对所述阴极和所述阳极9供电，从而实现电化学处理过程。所述阴极和所述阳极9间的电流密度为10-30mA/cm2。
在本实施例中，所述阴极包括第一阴极11、第二阴极12和第三阴极13，所述第一阴极11、所述第二阴极12和所述第三阴极13的内直径依次减小，所述第一阴极11、所述第二阴极12和所述第三阴极13从外到内依次进行排列。所述第一阴极11和所述第二阴极12之间阳极的个数为3个，所述第二阴极12和所述第三阴极13之间阳极的个数为4个，所述第三阴极13内的阳极个数为2个，所述第三阴极13内的阳极在图2中没有标出。因阴极为圆桶状的，所述第一阴极11、所述第二阴极12和所述第三阴极13在底部是连接在一起的，通过导线便能与所述供电电源的负极连接。因所述阳极9均固定在底部上，可以用电线将所有阳极连接在一起，再与所述供电电源的正极连接。
所述进水口6、所述第一出水口7和所述第二出水口8设置最外层的阴极上，即所述进水口6、所述第一出水口7和所述第二出水口8设置在所述第一阴极11上。未处理的循环水是从所述进水口6进入到所述电化学处理单元1内部的。所述过滤单元2一侧与所述第一出水口7相连，且在连接管路上设置有所述第一阀门3，所述第一阀门3控制水从所述电化学处理单元1到下一工序的流动。所述过滤单元2另一侧与所述第二出水口8相连，且在连接管路上设置有所述第二阀门4，所述第二阀门4控制水从所述电化学处理单元1到所述过滤单元2的流动。
所述刮垢部件10设置在所述阴极的附近，所述刮垢部件10在运行时不会碰到所述阳极9。所述刮垢部件10包括毛刷14、刮刀、第一固定件15、第二固定件16、第三固定件17、第四固定件18、连接件19、传动杆20、驱动部件和盖体21。所述第二固定件16和所述第三固定件17为U型设置。所述毛刷14设置在所述第一固定件15的一侧面和所述第二固定件16的内壁上，所述刮刀设置在所述第三固定件17的内壁和所述第四固定件18的一侧面。所述毛刷14和所述刮刀在除垢时与所述阴极相碰设置，相碰的接触面所述刮刀和所述毛刷14可以为橡胶或有机塑料。在本实施例中，所述毛刷14设置在所述第一固定件15与所述第一阴极11内壁相邻的那一面，所述第二固定件16为2个，U型所述第二固定件16能插入到所述第二阴极12和所述第三阴极13上，所述第三固定件17为2个，U型所述第三固定件17能插入到所述第二阴极12和所述第三阴极13上，所述刮刀设置在所述第四固定件18与所述第一阴极11内壁相邻的那一面。
所述第一固定件15、所述第二固定件16、所述第三固定件17和所述第四固定件18与所述连接件19连接，这种连接可以是焊接在一起。在本实施例中，所述第一固定件15、所述第二固定件16、所述第三固定件17和所述第四固定件18之间距离的设置，能够使所述第一固定件15、所述第二固定件16、所述第三固定件17和所述第四固定件18正好插入到所述第一阴极11、所述第二阴极12和所述第三阴极13上，能对所述第一阴极11、所述第二阴极12和所述第三阴极13进行刮垢。
所述传动杆20一端与所述连接件19连接，另一端与所述驱动部件连接。所述传动杆20可以与所述连接件19焊接在一起，确保所述传动杆20与所述连接件19固定连接在一起，当然这种连接方式不限制。所述盖体21设置在所述传动杆20上。所述传动杆20穿过所述盖体21设置。所述驱动部件能够带动所述传动杆20转动，从而使所述毛刷14和所述刮刀沿着所述阴极运动，进行刮垢操作。所述驱动部件为电机，所述传动杆20是机械领域常用部件，市面上有售的。所述盖体21能够盖于所述第一阴极11上，所述盖体21具有密封设置，形成电化学处理单元1整体并工作。
本发明的有益效果是：
一、所述高效电化学水处理系统能够使电化学处理单元不停机，提高整个系统的处理效率，处理效果比化学药剂法有大幅提高；
二、所述高效电化学水处理系统用于电厂循环水系统中浓缩倍率至少可达6，可节水70％以上；
三、所述高效电化学水处理系统采用多重电极交错设置，极大提高了处理效率
四、整个工艺简单，流程紧凑，易于大范围推广。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种高效电化学水处理系统，其特征在于，包括电化学处理单元、过滤单元、沉淀物收集单元、第一阀门和第二阀门，所述电化学处理单元包括进水口、第一出水口、第二出水口、多个阴极、多个阳极和刮垢部件，多个所述阴极的尺寸不同，所述阴极由小到大从内到外套设排列设置，所述阳极设置在多个所述阴极之间，所述进水口、所述第一出水口和所述第二出水口设置最外层的阴极上，所述过滤单元一侧与所述第一出水口相连，且在连接管路上设置有所述第一阀门，所述过滤单元另一侧与所述第二出水口相连，且在连接管路上设置有所述第二阀门，所述沉淀物收集单元与所述过滤单元连接设置，所述刮垢部件设置在所述阴极的附近。
2.根据权利要求1所述的高效电化学水处理系统，其特征在于，所述阴极为圆桶状设置。
3.根据权利要求1所述的高效电化学水处理系统，其特征在于，所述阳极为网状管式钛金属或棒状钛金属，所述阳极的表面镀有功能性材料。
4.根据权利要求1所述的高效电化学水处理系统，其特征在于，相邻两个所述阴极之间设置有3-6个阳极，最内层所述阴极内的阳极个数为2-4个。
5.根据权利要求1所述的高效电化学水处理系统，其特征在于，所述阴极的材质为不锈钢、镍或钛中的一种或多种混合。
6.根据权利要求1所述的高效电化学水处理系统，其特征在于，所述阴极和所述阳极间的电流密度为10-30mA/cm2。
7.根据权利要求1所述的高效电化学水处理系统，其特征在于，所述阳极固定设置在所述阴极的底部，所述阴极和所述阳极的连接处设置有绝缘材料。
8.根据权利要求1所述的高效电化学水处理系统，其特征在于，所述刮垢部件包括毛刷、刮刀、第一固定件、第二固定件、第三固定件、第四固定件、连接件、传动杆、驱动部件和盖体，所述第二固定件和所述第三固定件为U型设置，所述毛刷设置在所述第一固定件的一侧面和所述第二固定件的内壁上，所述刮刀设置在所述第三固定件的内壁和所述第四固定件的一侧面，所述第一固定件、所述第二固定件、所述第三固定件和所述第四固定件与所述连接件连接，所述传动杆一端与所述连接件连接，另一端与所述驱动部件连接，所述盖体设置在所述传动杆上。
9.根据权利要求1所述的高效电化学水处理系统的处理方法，其特征在于，包括步骤为：
（1）将第一阀门打开，第二阀门关闭，未处理的循环水进入电化学处理单元处理；
（2）当电化学处理单元需要刮垢时，将第二阀门打开，第一阀门关闭，电化学处理单元内进行刮垢，循环水从电化学处理单元进入到过滤单元过滤，过滤单元内的沉淀物排入沉淀物收集单元；
（3）刮垢结束后，将第一阀门打开，第二阀门关闭，并继续循环处理。
10.根据权利要求9所述的处理方法，其特征在于，步骤（1）中所述处理的时间为4-10小时；步骤（2）中所述刮垢的时间为5-30min；步骤（3）中刮垢结束后要过15-30min，再将第一阀门打开，第二阀门关闭。
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