CN115784382B - 循环水电化学水处理方法 - Google Patents

Abstract

一种循环水电化学水处理方法，基于循环水电化学水处理系统来实现，启动输水泵，使蒸发塔的集水槽内的循环水经过主缸体后再进入蒸发塔的喷淋管形成循环，并在辅缸体内形成压缩空气，打开直流电源，在阴极板上形成碳酸钙结垢，在阳极筒上生产二氧化碳气体，待阴极板上碳酸钙结垢达到预定厚度，打开排污阀，循环水从排污口排放的同时，辅缸体内的压缩空气体积膨胀的过程中，将阴极板上的碳酸钙结垢振落，循环水在主缸体内完成电化学反应后，在主缸体内形成结垢，打开排污阀的时候，辅缸体内的压缩空气瞬间膨胀，对主缸体内的结垢形成强烈的冲刷力，将部分结垢先行剥离，本申请利用辅缸体形成压缩空气，不需要外加动力，不需要额外耗能。

Description

循环水电化学水处理方法

技术领域

本发明涉及工业冷却水处理技术领域，特别涉及一种循环水电化学水处理方法。

背景技术

宁夏金裕海化工有限责任公司现有两套循环水系统，循环水循环量2000m³/h，循环水经过蒸发塔冷却后，浓缩倍数达到3倍，循环水浓缩后，富集的如钙离子容易引起循环水系统结垢，结垢降低了循环水系统热交换效率，增加了生产能耗，影响了产能发挥。为了解决循环水系统结垢的问题，现有技术公开了电化学法去除水中结垢物质的水处理设备，如授权公告号为CN206735976U的中国实用新型公开了一种空气冲刷脱垢的电化学软化水系统。该系统由电化学反应器和沉淀池串联而成。采用两个步骤交替操作；水软化阶段：硬水通过电化学反应器，利用直流电促进水电解，分别生成CaCO₃和Mg(OH)₂并沉积于阴极表面，水中的硬度离子得到去除；阴极脱垢阶段：向电化学反应器同时通入水和压缩空气，利用气泡破裂产生的剪切力，对阴极进行脱垢处理；在脱垢的同时，借助电化学反应器中连续流动的水流，使得被脱除的沉淀排出电化学反应器。不过，上述电化学软化水系统需要外加压缩空气助力脱垢，增加了能耗。

发明内容

有鉴于此，针对上述不足，有必要提出一种循环水电化学水处理方法。

一种循环水电化学水处理方法，基于循环水电化学水处理系统来实现，所述循环水电化学水处理系统包括电化学水处理器、输水泵，所述电化学水处理器包括主缸体、辅缸体、盖体、水路控件、阳极筒、阴极板、直流电源，所述水路控件包括进水管、进水阀、出水管、出水阀、排污管、排污阀，所述主缸体的上端开口，所述辅缸体上下两端开口，所述辅缸体的下端同轴安装在主缸体的上端，所述盖体盖合在辅缸体的上端，所述主缸体、辅缸体、盖体构成一个密封的内腔，所述阳极筒为主缸体的内壁，在主缸体的内腔中悬吊数个阴极板，数个阴极板沿主缸体的周向均布，所述直流电源的一极与阳极筒连接，所述直流电源的另一极与阴极板连接，在主缸体的侧壁的下部设有进水口，在主缸体的侧壁的上部设有进水口，在主缸体的底壁上有排污口，在辅缸体的侧壁的上部设有排气口，所述进水管的一端与进水口连接，在进水管上安装有进水阀，所述出水管的一端与出水口连接，在出水管上安装有出水阀，所述排污管的一端与排污口连接，在排污管上安装有排污阀，所述输水泵的入口与蒸发塔的积水槽的出口连接，所述输水泵的出口与进水管的另一端连接，所述出水管的另一端与蒸发塔的喷淋管的入口连接，所述循环水电化学水处理方法包括如下步骤：

步骤一：打开进水阀，打开出水阀；

步骤二：启动输水泵，使蒸发塔的集水槽内的循环水经过主缸体后再进入蒸发塔的喷淋管形成循环，并在辅缸体内形成压缩空气；

步骤三：打开直流电源，在阴极板上形成碳酸钙结垢，在阳极筒上生产二氧化碳气体；

步骤四：待阴极板上碳酸钙结垢达到预定厚度，打开排污阀，循环水从排污口排放的同时，辅缸体内的压缩空气体积膨胀的过程中，将阴极板上的碳酸钙结垢振落；

步骤五：关闭排污阀，在辅缸体内再次形成压缩空气。

优选地，在步骤二中，将辅缸体内压缩空气的压力保持在0.1MPa。

优选地，所述循环水电化学水处理系统还包括收集池，所述排污管的另一端与收集池的入口连接。

优选地，所述电化学水处理器还包括气路控件，所述气路控件包括排气管、排气阀，所述排气管的一端与排气口连接，在排气管上安装有排气阀。

优选地，所述电化学水处理器还包括刮泥组件，所述刮泥组件包括密封筒、第一环体、驱动轴、驱动电机、第一刮刀，所述密封筒两端开口，所述密封筒内置于主缸体中，所述密封筒的上端与盖体同轴设置，所述第一环体设于密封筒的下端，所述第一环体与密封筒同轴设置，所述第一环体的上端面与密封筒的端面对接，所述第一环体的下端面与主缸体的底壁转动密封连接，所述驱动轴的下端穿过盖体向下延伸至靠近主缸体底壁，所述驱动轴与密封筒同轴设置，所述驱动轴的上端与驱动电机的输出轴传动连接，所述驱动轴的下端与第一环体同轴连接，所述第一刮刀为扁长板，所述第一刮刀的下端与第一环体的上端面连接，所述第一环体的上端向上延伸，所述第一刮刀的外侧壁可与阴极板的内侧壁接触，第一刮刀为数个，数个第一刮刀沿第一环体的周向均布。

优选地，所述刮泥组件还包括第二环体、第二刮刀，所述第二环体与第一环体同轴设置，所述第二环体的之间大于第一环体的直径，所述第二环体与第一环体同在一个水平高度，所述第一环体与第二环体连接，所述第二刮刀的下端与第二环体的上端面连接，所述第二刮刀的上端向上延伸，所述第二刮刀的内侧壁可与阴极板的外侧壁接触，第二刮刀为数个，数个第二刮刀沿第二环体的周向均布。

优选地，所述刮泥组件还包括第三刮刀，所述第三刮刀的一端与第一环体连接，所述第三刮刀的另一端第二环体连接，所述第三刮刀的底面与主缸体的底壁接触，所述第三刮刀为数个，数个第三刮刀沿第一环体和第二环体的周向均布，所述排污口位于第一环体和第二环体之间。

优选地，所述刮泥组件还包括第三环体，所述第三环体与第二环体的直径一致，所述第三环体与第二环体同轴设置，所述第二刮刀与第三环体连接，第三环体为数个，数个第三环体沿第二刮刀的高度方向均布。

优选地，所述刮泥组件还包括第四环体，所述第四环体与第一环体的直径一致，所述第四环体与第一环体同轴设置，所述第一刮刀与第四环体连接，第四环体为数个，数个第四环体沿第二刮刀的高度方向均布。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

循环水在主缸体内完成电化学反应后，在主缸体内形成结垢，打开排污阀的时候，辅缸体内的压缩空气瞬间膨胀，对主缸体内的结垢形成强烈的冲刷力，将部分结垢先行剥离，本申请利用辅缸体形成压缩空气，不需要外加动力，不需要额外耗能。

附图说明

图1为所述循环水电化学水处理系统的结构示意图。

图2为所述电化学水处理器的结构示意图。

图3为所述电化学水处理器的第一状态的轴测图。

图4为所述电化学水处理器的第二状态的轴测图。

图5为所述刮泥组件的轴测图。

图6为所述电化学水处理器的一种变形结构示意图。

图中：电化学水处理器10、主缸体11、阳极筒12、阴极板13、盖体14、刮泥组件15、密封筒151、第一环体152、驱动轴153、驱动电机154、第一刮刀155、第二环体156、第二刮刀157、第三刮刀158、第三环体159、第四环体1510、辅缸体16、内缸体161、外缸体162、水路控件17、进水管171、进水阀172、出水管173、出水阀174、排污管175、排污阀176、气路控件18、排气管181、排气阀182、输水泵20、收集池30、蒸发塔40、轴流风机41、喷淋管42、填料43、积水槽44。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图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他的附图。

参见图1和图4，本发明实施例提供了一种循环水电化学水处理方法，基于循环水电化学水处理系统来实现，循环水电化学水处理系统包括电化学水处理器10、输水泵20，电化学水处理器10包括主缸体11、辅缸体16、盖体14、水路控件17、阳极筒12、阴极板13、直流电源，水路控件17包括进水管171、进水阀172、出水管173、出水阀174、排污管175、排污阀176，主缸体11的上端开口，辅缸体16上下两端开口，辅缸体16的下端同轴安装在主缸体11的上端，盖体14盖合在辅缸体16的上端，主缸体11、辅缸体16、盖体14构成一个密封的内腔，阳极筒12为主缸体11的内壁，在主缸体11的内腔中悬吊数个阴极板13，数个阴极板13沿主缸体11的周向均布，直流电源的一极与阳极筒12连接，直流电源的另一极与阴极板13连接，在主缸体11的侧壁的下部设有进水口，在主缸体11的侧壁的上部设有进水口，在主缸体11的底壁上有排污口，在辅缸体16的侧壁的上部设有排气口，进水管171的一端与进水口连接，在进水管171上安装有进水阀172，出水管173的一端与出水口连接，在出水管173上安装有出水阀174，排污管175的一端与排污口连接，在排污管175上安装有排污阀176，输水泵20的入口与蒸发塔40的积水槽44的出口连接，输水泵20的出口与进水管171的另一端连接，出水管173的另一端与蒸发塔40的喷淋管42的入口连接，循环水电化学水处理方法包括如下步骤：

步骤一：打开进水阀172，打开出水阀174；

步骤二：启动输水泵20，使蒸发塔40的集水槽内的循环水经过主缸体11后再进入蒸发塔40的喷淋管42形成循环，并在辅缸体16内形成压缩空气；

步骤三：打开直流电源，在阴极板13上形成碳酸钙结垢，在阳极筒12上生产二氧化碳气体；

步骤四：待阴极板13上碳酸钙结垢达到预定厚度，打开排污阀176，循环水从排污口排放的同时，辅缸体16内的压缩空气体积膨胀的过程中，将阴极板13上的碳酸钙结垢振落；

步骤五：关闭排污阀176，在辅缸体16内再次形成压缩空气。

预定厚度根据实际使用确定，例如5mm、10mm等均可。

在一个实施例中，循环水电化学水处理系统用于清除蒸发塔40循环水中的富集的钙离子。蒸发塔40为通常结构，蒸发塔40的顶部设有轴流风机41，蒸发塔40的中上部设有喷淋管42，蒸发塔40的中下部设有填料43，蒸发塔40的底部设有积水槽44。

在一个实施例中，主缸体11内部结构可以与授权公告号为CN206735976U的空气冲刷脱垢的电化学软化水系统的内部结构相同。具体而言，阴极板13的数量为4或6个较佳。

辅缸体16的作用在于形成压缩空气，其中一个情形，进水阀172打开、出水阀174打开，循环水不断从进水管171进入主缸体11，从出水管173流出主缸体11，辅缸体16内逐渐形成压缩空气，压缩空气的压力等于进水管171的水压。

在一个实施例中，控制阴极板13与循环水发生电化学反应，产生气体，以增加辅缸体16内气压。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

循环水在主缸体11内完成电化学反应后，在主缸体11内形成结垢，打开排污阀176的时候，辅缸体16内的压缩空气瞬间膨胀，对主缸体11内的结垢形成强烈的冲刷力，将部分结垢先行剥离，本申请利用辅缸体16形成压缩空气，不需要外加动力，不需要额外耗能。

进一步，在步骤二中，将辅缸体16内压缩空气的压力保持在0.1MPa。

电化学反应原理：阴极区（阴极板13周围）：H₂O电解生成OH^-，使阴极区形成pH≈13的强碱性环境，此环境下HCO₃ ^-会迅速与OH^-反应生成CO₃ ^2-，而CO₃ ^2-又会与Ca²⁺、Mg²⁺迅速结合生成结垢（CaCO₃、MgCO₃）。阳极区（阳极筒12周围）：H₂O电解生成O₂和H⁺，在0.1MPa的压力下O₂与水接触生成H₂O₂，而H⁺使阳极区形成pH≈3的强酸性环境，此环境下H₂O₂极不稳定，又会分解成两个·OH，生成的O₂在阳极筒12和阴极板13之间微放电的作用下又会被电解为自由态的氧原子，自由态的氧原子与O₂结合生成O₃。H₂O₂、·OH、O₃的氧化性极强，可将细菌和藻类氧化成CO₂和H₂O。同时循环水中50%-70%的Cl^-电解成Cl₂，Cl₂溶于水生成HClO，而ClO^-是常用杀菌剂的有效成分，两者共同作用下保证循环水系统的杀菌效果。

参见图1，进一步，循环水电化学水处理系统还包括收集池30，排污管175的另一端与收集池30的入口连接。

参见图2，进一步，电化学水处理器10还包括气路控件18，气路控件18包括排气管181、排气阀182，排气管181的一端与排气口连接，在排气管181上安装有排气阀182。

参见图6，在一个实施例中，辅缸体16为容积可变结构，例如，辅缸体16分为内缸体161、外缸体162，内缸体161和外缸体162相互嵌套，内缸体161的外径等于外缸体162的内径，内缸体161上设有下拉板，外缸体162上设有上拉板，下拉板上设有下螺孔，上拉板上设有上螺孔，连接螺杆分别穿过下螺孔和上螺孔，连接螺杆的两端分别旋入上螺母和下螺母以调节辅缸体16的容积。密封筒151的上端通过软连接与盖体14转动连接。

参见图3至图5，进一步，电化学水处理器10还包括刮泥组件15，刮泥组件15包括密封筒151、第一环体152、驱动轴153、驱动电机154、第一刮刀155，密封筒151两端开口，密封筒151内置于主缸体11中，密封筒151的上端与盖体14同轴设置，第一环体152设于密封筒151的下端，第一环体152与密封筒151同轴设置，第一环体152的上端面与密封筒151的端面对接，第一环体152的下端面与主缸体11的底壁转动密封连接，驱动轴153的下端穿过盖体14向下延伸至靠近主缸体11底壁，驱动轴153与密封筒151同轴设置，驱动轴153的上端与驱动电机154的输出轴传动连接，驱动轴153的下端与第一环体152同轴连接，第一刮刀155为扁长板，第一刮刀155的下端与第一环体152的上端面连接，第一环体152的上端向上延伸，第一刮刀155的外侧壁可与阴极板13的内侧壁接触，第一刮刀155为数个，数个第一刮刀155沿第一环体152的周向均布。驱动轴153被安置在密封筒151内，避免与循环水接触，有助于延长使用寿命。

参见图3至图5，进一步，刮泥组件15还包括第二环体156、第二刮刀157，第二环体156与第一环体152同轴设置，第二环体156的之间大于第一环体152的直径，第二环体156与第一环体152同在一个水平高度，第一环体152与第二环体156连接，第二刮刀157的下端与第二环体156的上端面连接，第二刮刀157的上端向上延伸，第二刮刀157的内侧壁可与阴极板13的外侧壁接触，第二刮刀157为数个，数个第二刮刀157沿第二环体156的周向均布。

参见图3至图5，进一步，刮泥组件15还包括第三刮刀158，第三刮刀158的一端与第一环体152连接，第三刮刀158的另一端第二环体156连接，第三刮刀158的底面与主缸体11的底壁接触，第三刮刀158为数个，数个第三刮刀158沿第一环体152和第二环体156的周向均布，排污口位于第一环体152和第二环体156之间。

参见图3至图5，进一步，刮泥组件15还包括第三环体159，第三环体159与第二环体156的直径一致，第三环体159与第二环体156同轴设置，第二刮刀157与第三环体159连接，第三环体159为数个，数个第三环体159沿第二刮刀157的高度方向均布。

参见图3至图5，进一步，刮泥组件15还包括第四环体1510，第四环体1510与第一环体152的直径一致，第四环体1510与第一环体152同轴设置，第一刮刀155与第四环体1510连接，第四环体1510为数个，数个第四环体1510沿第二刮刀157的高度方向均布。

需要说明的是，阴极板13的内侧壁面对密封筒151，阴极板13的外侧壁面对缸体内壁，第一刮刀155的内侧壁面对密封筒151，第一刮刀155的外侧壁面对缸体内壁，第二刮刀157的内侧壁面对密封筒151，第二刮刀157的外侧壁面对缸体内壁，第一刮刀155的外侧壁为刀刃端面，第二刮刀157的内侧壁为刀刃端面，第一刮刀155转动过程中，第一刮刀155的刀刃端面沿阴极板13的内侧壁滑动，第二刮刀157转动过程中，第二刮刀157的刀刃端面沿阴极板13的外侧壁滑动，参见图3，第二刮刀157和第一刮刀155与阴极板13接触时为第一状态，参见图4，第二刮刀157和第一刮刀155与阴极板13不接触时为第二状态，第三刮刀158的底面为刀刃端面，第三刮刀158的刀刃端面与缸体的底壁接触。第三刮刀158、第一环体152和第二环体156形成多个刮泥圈，泥浆被刮泥圈带动至污泥口，泥浆被刮泥圈约束，在刮泥圈内折流，更容易流出污泥口。主缸体11、辅缸体16、盖体14、密封筒151、第一环体152、第一刮刀155、第二环体156、第二刮刀157、第三环体159、第三刮刀158、第四环体1510为绝缘材质。

本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。

本发明实施例装置中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种循环水电化学水处理方法，基于循环水电化学水处理系统来实现，其特征在于：所述循环水电化学水处理系统包括电化学水处理器、输水泵，所述电化学水处理器包括主缸体、辅缸体、盖体、水路控件、阳极筒、阴极板、直流电源，所述水路控件包括进水管、进水阀、出水管、出水阀、排污管、排污阀，所述主缸体的上端开口，所述辅缸体上下两端开口，所述辅缸体的下端同轴安装在主缸体的上端，所述盖体盖合在辅缸体的上端，所述主缸体、辅缸体、盖体构成一个密封的内腔，所述阳极筒为主缸体的内壁，在主缸体的内腔中悬吊数个阴极板，数个阴极板沿主缸体的周向均布，所述直流电源的一极与阳极筒连接，所述直流电源的另一极与阴极板连接，在主缸体的侧壁的下部设有进水口，在主缸体的侧壁的上部设有出水口，在主缸体的底壁上有排污口，在辅缸体的侧壁的上部设有排气口，所述进水管的一端与进水口连接，在进水管上安装有进水阀，所述出水管的一端与出水口连接，在出水管上安装有出水阀，所述排污管的一端与排污口连接，在排污管上安装有排污阀，所述输水泵的入口与蒸发塔的积水槽的出口连接，所述输水泵的出口与进水管的另一端连接，所述出水管的另一端与蒸发塔的喷淋管的入口连接，其中，辅缸体为容积可变结构，辅缸体分为内缸体、外缸体，内缸体和外缸体相互嵌套，内缸体的外径等于外缸体的内径，内缸体上设有下拉板，外缸体上设有上拉板，下拉板上设有下螺孔，上拉板上设有上螺孔，连接螺杆分别穿过下螺孔和上螺孔，连接螺杆的两端分别旋入上螺母和下螺母以调节辅缸体的容积；

所述循环水电化学水处理方法包括如下步骤：

步骤一：打开进水阀，打开出水阀；

步骤二：启动输水泵，使蒸发塔的集水槽内的循环水经过主缸体后再进入蒸发塔的喷淋管形成循环，并在辅缸体内形成压缩空气；

步骤三：打开直流电源，在阴极板上形成碳酸钙结垢，在阳极筒周围产生氧气、氯气；

步骤四：待阴极板上碳酸钙结垢达到预定厚度，打开排污阀，循环水从排污口排放的同时，辅缸体内的压缩空气体积膨胀的过程中，将阴极板上的碳酸钙结垢振落；

步骤五：关闭排污阀，在辅缸体内再次形成压缩空气。

2.如权利要求1所述的循环水电化学水处理方法，其特征在于：在步骤二中，将辅缸体内压缩空气的压力保持在0.1MPa。

3.如权利要求1所述的循环水电化学水处理方法，其特征在于：所述循环水电化学水处理系统还包括收集池，所述排污管的另一端与收集池的入口连接。

4.如权利要求1所述的循环水电化学水处理方法，其特征在于：所述电化学水处理器还包括气路控件，所述气路控件包括排气管、排气阀，所述排气管的一端与排气口连接，在排气管上安装有排气阀。

5.如权利要求1所述的循环水电化学水处理方法，其特征在于：所述电化学水处理器还包括刮泥组件，所述刮泥组件包括密封筒、第一环体、驱动轴、驱动电机、第一刮刀，所述密封筒两端开口，所述密封筒内置于主缸体中，所述密封筒的上端与盖体同轴设置，所述第一环体设于密封筒的下端，所述第一环体与密封筒同轴设置，所述第一环体的上端面与密封筒的端面对接，所述第一环体的下端面与主缸体的底壁转动密封连接，所述驱动轴的下端穿过盖体向下延伸至靠近主缸体底壁，所述驱动轴与密封筒同轴设置，所述驱动轴的上端与驱动电机的输出轴传动连接，所述驱动轴的下端与第一环体同轴连接，所述第一刮刀为扁长板，所述第一刮刀的下端与第一环体的上端面连接，所述第一环体的上端向上延伸，所述第一刮刀的外侧壁可与阴极板的内侧壁接触，第一刮刀为数个，数个第一刮刀沿第一环体的周向均布。

6.如权利要求5所述的循环水电化学水处理方法，其特征在于：所述刮泥组件还包括第二环体、第二刮刀，所述第二环体与第一环体同轴设置，所述第二环体的直径大于第一环体的直径，所述第二环体与第一环体同在一个水平高度，所述第一环体与第二环体连接，所述第二刮刀的下端与第二环体的上端面连接，所述第二刮刀的上端向上延伸，所述第二刮刀的内侧壁可与阴极板的外侧壁接触，第二刮刀为数个，数个第二刮刀沿第二环体的周向均布。

7.如权利要求6所述的循环水电化学水处理方法，其特征在于：所述刮泥组件还包括第三刮刀，所述第三刮刀的一端与第一环体连接，所述第三刮刀的另一端第二环体连接，所述第三刮刀的底面与主缸体的底壁接触，所述第三刮刀为数个，数个第三刮刀沿第一环体和第二环体的周向均布，所述排污口位于第一环体和第二环体之间。

8.如权利要求7所述的循环水电化学水处理方法，其特征在于：所述刮泥组件还包括第三环体，所述第三环体与第二环体的直径一致，所述第三环体与第二环体同轴设置，所述第二刮刀与第三环体连接，第三环体为数个，数个第三环体沿第二刮刀的高度方向均布。

9.如权利要求8所述的循环水电化学水处理方法，其特征在于：所述刮泥组件还包括第四环体，所述第四环体与第一环体的直径一致，所述第四环体与第一环体同轴设置，所述第一刮刀与第四环体连接，第四环体为数个，数个第四环体沿第二刮刀的高度方向均布。