CN112158918A - 一种自带除垢装置的电化学反应室及其除垢方法与应用 - Google Patents

Abstract

本公开涉及电化学水处理领域，具体提供一种自带除垢装置的电化学反应室及其除垢方法与应用。所述自带除垢装置的电化学反应室，包括盖板和反应室腔室，所述反应室腔室为方形，所述盖板下方垂直交错分布有多个阳极板与阴极隔板，每相邻两个阳极板与阴极隔板之间有除垢单元，所述除垢单元通过对阴极隔板及箱体的刮擦达到除垢效果。解决现有技术中对于电化学反应室除垢，化学药剂法存在二次污染，人工刮除法效果较差，刮除成本高，且除垢时往往需停止运行，目前的外部除垢装置对电机给进路线要求精度较高，且除垢时依旧需要电化学反应室停工的问题。

Description

一种自带除垢装置的电化学反应室及其除垢方法与应用

技术领域

本公开涉及电化学水处理领域，具体提供一种自带除垢装置的电化学反应室及其除垢方法与应用。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

现有技术中有方案采用化学药剂法处理循环冷却水，例如往水中加入阻垢剂、杀生剂、缓蚀剂等，以防止系统结垢、滋生菌藻、产生腐蚀，同时降低氯含量及系统的COD指标。然而，工业企业多年的应用实践表明，化学药剂法能够解决这些问题，但是该方法存在对环境二次污染、运行成本过高等缺点。工业循环冷却水电化学处理过程中，在外加直流电源的作用下，水分子电离产生H⁺和OH^-，H⁺使阴极表面附近酸度上升，CO₃ ^2－增多，导致该区域的Ca^{2 +}、Mg²⁺结晶析出CaCO₃和Mg(OH)₂，随水流循环流经电场，Ca²⁺、Mg²⁺被吸附量和还原量逐次增多，循环水的硬度逐次降低。在这个过程中阴极上负载大量污垢后，严重影响了阴极的导电性能进而影响设备的运行效果。

为此，现有技术中尝试采用人工除垢，即电化学反应室运行一段时间后停工，人工除垢后继续运行，然而，人工除垢操作难度大，且人工除垢效果较差。

现有技术中还有采用外部除垢装置刮擦的方法，但大多数电化学反应室为圆形，刮擦装置往往做圆周运动，对电机给进路线的要求精度较高，结构复杂，制作成本高，且依旧无法解决电化学反应室除垢时停止运行的问题。

综上所述，发明人发现，现有技术中，对于电化学反应室除垢，人工刮除法效果较差，刮除成本高，且除垢时往往需停止运行，目前的外部除垢装置对电机给进路线要求精度较高，且除垢时依旧需要电化学反应室停工。

发明内容

针对现有技术中对于电化学反应室除垢，人工刮除法效果较差，刮除成本高，且除垢时往往需停止运行，目前的外部除垢装置对电机给进路线要求精度较高，且除垢时依旧需要电化学反应室停工的问题。

本公开一个或一些实施方式中，提供一种自带除垢装置的电化学反应室，包括盖板和反应室腔室，所述反应室腔室为方形，所述盖板下方垂直交错分布有多个阳极板与阴极隔板，每相邻两个阳极板与阴极隔板之间有除垢单元，所述除垢单元上下刮擦阴极板达到除垢效果。

本公开一个或一些实施方式中，提供一种电化学反应室的自除垢方法，在上述自带除垢装置的电化学反应室中进行，对电化学反应室连通直流电源，电化学反应室内形成直流电场。

本公开一个或一些实施方式中，提供上述电化学反应室或上述电化学反应室的自除垢方法在工业循环冷却水中的应用。

本公开一个或一些实施方式中，提供上述电化学反应室或上述电化学反应室的自动除垢方法在提高工业循环冷却水电化学反应室除垢效率中的应用。

上述技术方案中的一个或一些技术方案具有如下优点或有益效果：

1)本公开在外加直流电源的作用下，水分子电离产生H⁺和OH^-，H⁺使阴极表面附近酸度上升，CO₃ ^2－增多，导致该区域的Ca²⁺、Mg²⁺结晶析出CaCO₃和Mg(OH)₂，随水流循环流经电场，Ca²⁺、Mg²⁺被吸附量和还原量逐次增多，循环水的硬度逐次降低。，配合刮除单元的运行，使污垢去除，除垢效率高，且整个过程中电化学反应室无需停工，除垢工作的进行不影响电化学反应室中的反应。本公开所述的除垢方法能够完全替代化学药剂法，投入的总费用大约只相当于一年的药剂费，且运行维护成本低，经济和社会效益明显。

2)本公开所述的电化学反应室结构设计合理可靠，实现了对电化学反应室阴极板(箱体组成面和其它阴极隔板)表面垢层的彻底清除，运行效率得到大幅提升，同时，阴极隔板与阳极板均位于盖板上，方便将盖板移出电化学反应室，以此来确定所需除垢单元的尺寸。

3)本公开电化学反应室为方形，除垢单元上下运动即可达到除垢目的，而圆形反应室通常需要旋转刮擦或设置滚动轮、滚刀等，对电机的要求较高，且需要严格规划刮除单元路线，但本申请方形反应室与除垢单元结合，使给进电机只需上下运动即可达到要求，对给进电机的运动精度要求较低。

附图说明

构成本公开一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为实施例1所述的自带除垢装置的电化学反应室结构图。

图2为实施例1所述的除垢单元结构图(省略四氟板)。

其中：1.驱动杆；12.密封材料；2.盖板；3.固定板；4.耐酸板；5.阳极板；6.阴极隔板；7.反应室腔室；8.排污单元；9.驱动电源。

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，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域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。

本公开所述反应室电源为连接在阴阳隔板上的，反应室自带电源，为直流电源。

本公开所述驱动电源为驱动除垢单元的电源，不区分直流或交流电源。

针对现有技术中对于电化学反应室除垢，化学药剂法存在二次污染，人工刮除法效果较差，刮除成本高，且除垢时往往需停止运行，目前的外部除垢装置对电机给进路线要求精度较高，且除垢时依旧需要电化学反应室停工的问题。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种自带除垢装置的电化学反应室，包括盖板2和反应室腔室7，二者均为阴极，所述反应室腔室7为方形，方形反应室相对于圆形更方便空间利用，且方形的每一个面均为平面，与圆形反应室相比，更方便对垢的刮擦。

所述盖板2下方垂直交错分布有多个阳极板5与阴极隔板6，隔板的设计是为了扩大阴极的面积，保证电化学反应的效率。由于反应室电源为直流电，因此，随着碳酸根离子的运动情况，污垢通常产生于阴极。现有技术中也有通入交流电，阴阳极来回交替，使污垢产生于两极的方案，进而省去除垢，但其实污垢产生于两极，只是使一极上污垢层变薄，长期运行后还是需要除垢，且需要对两极除垢，并不会省略任何工序。

每相邻两个阳极板5与阴极隔板6之间有除垢单元，所述除垢单元通过对阴极隔板6的刮擦达到除垢效果。由于反应室为方形，隔板也为平面，因此，除垢单元上下运动即可达到除垢目的，而圆形反应室通常需要旋转刮擦或设置滚动轮、滚刀等，对电机的要求较高，且需要严格规划刮除单元路线，但本申请所述的除垢单元只需上下运动即可达到要求。所述反应室腔室7中包括污垢检测单元，所述污垢检测单元检测阴极板上的结垢情况，一旦结垢达到预定值，图2中驱动电源9开启，将污垢清除，直至达到污垢检测单元的标准为止。所述污垢检测单元可以对阴极板上的结垢情况进行检测，也可以对电流变化进行检测，根据实际情况确定需要除垢单元运行。具体根据实际情况进行调整。

在不需进行除垢工作时，除垢单元在反应室腔室7中静置，不但不会影响反应室腔室7中的工作，还由于除垢单元的存在，加大了反应室腔室7中液体扰流，提高电化学反应效率。

所述除垢单元包括穿过盖板2并垂直于盖板2的驱动杆1，便于除垢单元随时拆卸，如图2所示，所述除垢单元与盖板2之间还有密封材料12，确保盖板2与反应室腔室7的密封，同时密封材料12还可以避免驱动杆1对盖板2的刮擦。密封材料12可选自硅胶、橡胶等有一定柔韧性且绝缘的材料。同时驱动杆1对除垢单元起到导向作用。

所述驱动杆1位于反应室腔室7内的部分连接有耐酸板4，由于本实施例中，除垢原理为氢离子等阳离子向阴极移动，因此，阴极附近酸浓度较高，刮除阴极的部分应当采用耐酸性材料，具体的，所述耐酸板可选四氟板。

所述驱动杆1上固定连接有固定板3，固定连接方式可具体采用焊接或一体化成型方式等，只要保证驱动杆1与固定板3不发生相对位移即可。具体的，固定板3可为角钢或型钢。所述固定板3用于固定耐酸板4，所述耐酸板与固定板之间可拆卸连接。

具体的，四氟板伸出角钢或者型钢边沿3mm以上，避免角钢或型钢对阴极隔板造成损害，四氟板厚通常在1.5mm以上。四氟板与角钢或型钢可具体采用螺栓固定，即在角钢或型钢与四氟板上预留孔，螺栓穿过预留孔固定。四氟板和阴极隔板6的结垢面紧密或者过盈接触配合，确保刮除效果。

所述耐酸板4与阳极板5和阴极隔板6垂直，保证最大刮除效果。由于耐酸板4在刮擦过程中自身会发生磨损，久而久之，耐酸板4与阴极隔板6之间产生缝隙，无法起到刮擦效果，因此，所述耐酸板4为可拆卸耐酸板；当耐酸板4磨损达到一定程度时，对耐酸板4进行更换，具体耐酸板4更换频率与溶液中碳酸根离子的浓度及电化学反应室反应效率有关，即电化学反应室反应效率越高，单位时间污垢产生越多，耐酸板4刮擦越频繁、更换越频繁。具体的，由于耐酸板4仅刮擦阴极隔板6，从图1来看，只需阴极隔板6两侧的耐酸板4贴近阴极隔板6即可，因此，可以直接对磨损后的耐酸板4进行位置调整，使其边缘贴近阴极隔板6及箱体即可，具体的，可以调整固定板3来调整耐酸板4与阴极隔板6的距离。

耐酸板4设置多层。单层刮除距离由行程开关控制。耐酸板4根据电化学反应室箱体和其它阴极隔板的形状可以设置多种形状。驱动杆1可由液压柱塞或者电动、气动驱动装置带动。

所述耐酸板4与阴极隔板6接触的边缘长度与阴极隔板6长度相同。使耐酸板4在一次上下运动过程中即可刮除整个阴极隔板6及箱体的污垢，大大提高刮除效率。

所述驱动杆1连接推拉电机，由于本实施例所述的反应室腔室1为方形，耐酸板4只需上下运动即可，因此只需推拉电极提供动力，与圆形反应室相比，对电机的动力要求较小。

所述反应室腔室7下方为锥形，由于污垢重力较大，从阴极隔板6上刮除下的污垢落入反应室腔室7底部，除垢后污水从锥形部下方的排污单元排出，可以根据实际需要，间断排污。

实施例2

本实施例提供一种电化学反应室的自除垢方法，在实施例1所述的自带除垢装置的电化学反应室中进行，对电化学反应室连通反应室电源，电化学反应室内发生电解池反应。以水溶液为例，在外加直流电源的作用下，水分子电离H₂O→H⁺+OH^-，H⁺使阴极表面附近酸度上升，H⁺与碳酸根离子反应，使污垢松弛，结合除垢单元刮擦除垢。

所述反应室电源为直流电，电流持续从阳极流向阴极，耐酸板4贴近阴极镉板6，随驱动杆1的上下运动进行往复运动，将污垢刮擦，污垢落入反应室腔室7中，随重力沉降至反应室腔室7底部，开启排污单元排出污垢。

进行除垢作业时，在驱动电源9和驱动杆1的作用下，带动整个除垢单元在箱体的各组成面和其它阴极隔板6的两侧进行刮除，进而实现对电化学反应室阴极结垢层的擦刮，克服了现有电化学反应室的电极板人工清理存在垢层清除效果差影响工作效率的问题。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种自带除垢装置的电化学反应室，其特征在于，包括盖板和反应室腔室，所述反应室腔室为方形，所述盖板下方垂直交错分布有多个阳极板与阴极隔板，每相邻两个阳极板与阴极隔板之间有除垢单元，所述除垢单元在阴极隔板上上下运动达到除垢效果。

2.如权利要求1所述的自带除垢装置的电化学反应室，其特征在于，所述除垢单元包括穿过盖板并垂直于盖板的驱动杆，所述驱动杆位于反应室腔室内的部分连接有耐酸板，所述耐酸板与阳极板和阴极隔板垂直。

3.如权利要求2所述的自带除垢装置的电化学反应室，其特征在于，所述耐酸板为可拆卸耐酸板；

优选的，所述驱动杆上固定连接有固定板，所述固定板用于固定耐酸板，所述耐酸板与固定板之间可拆卸连接。

4.如权利要求2所述的自带除垢装置的电化学反应室，其特征在于，所述耐酸板与阴极隔板接触的边缘长度与阴极隔板长度相同。

5.如权利要求2所述的自带除垢装置的电化学反应室，其特征在于，所述驱动杆连接推拉电机。

6.如权利要求1所述的自带除垢装置的电化学反应室，其特征在于，所述反应室腔室下方为锥形，除垢后污水从锥形部排出。

7.一种电化学反应室的自除垢方法，其特征在于，在权利要求1-6任一项所述的自带除垢装置的电化学反应室中进行，对电化学反应室连通反应室电源，电化学反应室内发生电解池反应。

8.如权利要求7所述的电化学反应室的自除垢方法，其特征在于，所述反应室电源为直流电，耐酸板贴近阴极隔板及箱体。

9.权利要求1-6任一项所述的电化学反应室或权利要求7或8任一项所述的电化学反应室的自除垢方法在工业循环冷却水中的应用。

10.权利要求1-6任一项所述的电化学反应室或权利要求7或8任一项所述的电化学反应室的自除垢方法在提高工业循环冷却水除垢效率中的应用。

Images