CN116605955A - 一种基于电厂循环水平流式电化学除垢处理方法 - Google Patents
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Abstract
发明名称一种基于电厂循环水平流式电化学除垢处理方法摘要本发明公开了一种基于电厂循环水平流式电化学除垢处理方法，包括抽取与循环水补充水等量的循环水，采用平流反转迂回处理方式进行处理，提高碳酸盐垢去除效率。通过延缓水流速度增加处理时间，提高除垢率；通过电化学阴极筒壁的切割缝维持阴极筒内外水位平衡，提高除垢率；免加酸、阻垢缓蚀剂等药剂，节省药剂费用，并减轻采用膜法处理循环水排污水双碱法预处理负担，降低污水处理成本；处理过程获取碳酸钙给脱硫，节约外购费用；通过阴极筒壁上下切割孔优化脱垢与反洗；通过倾斜排污连通管连接各平流水道底部排污阀排污，避免垢泥在阴极筒内淤积。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于电厂循环水平流式电化学除垢处理方法，属于水处理技术领域，尤其适合工业循环水资源化利用处理技术领域。
背景技术
电厂循环水需要投加大量的酸及阻垢缓蚀剂、杀菌剂来维持高浓缩倍率运行，导致大量的污泥和硫酸钙、硫酸镁产生,后期循环水排污水膜技术预处理就要投加大量的双碱去中和硫酸钙和硫酸镁，加重运行负担。
如果前期循环水不投加酸等药剂，污泥和硫酸钙、硫酸镁产生的量就能减少，后期循环水排污水膜技术预处理双碱投加量也会大幅减少，使得循环水排污水处理后得水率高、浓水产出量少，梯级利用和深度处理的负担逐级减轻，运行费用明显降低，安全运行也能得到保障，是个一举多得的良性循环。
相关企业和科研工作者付出大量心血，研制了药剂法、生物法、电解法等处理技术，为污水处理事业做出了贡献。
电厂循环水处理技术虽然不少，但都有一定的局限性。例如药剂法处理方法有二次污染，容易造成土壤污染和板结，不适宜还田灌溉；以以色列电化学为代表的传统电化学处理方法去除碳酸盐硬度效率低下，还需要辅以少量的药剂法处理，导致成本增加。
基于上述不完全统计的电厂污水处理技术存在的缺点,发明人研制开发了一种电厂循环水平流式电化学除垢处理方法，赋予电化学高效除垢处理功能。
本技术通过平流式迂回处理的方式大幅提高碳酸盐硬度的去除率，高达30-60％。
国内多家权威科研院和大学经专程调研测试后，给出以下结论：该电厂循环水处理技术远超国内外同类技术(以以色列为技术代表的电化学除垢技术的除垢率仅为3％-5％)，实现了电厂循环水处理完全不加阻垢剂和酸，极大减轻了循环水排污水膜技术预处理时投加大量双碱的负担，是较为理想的工艺方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于电厂循环水平流式电化学除垢处理方法。
为了实现免加酸、阻垢缓蚀剂等药剂，节省药剂费用，并减轻循环水排污水膜技术前双碱法预处理负担，降低污水处理成本，本发明采用了如下技术方案：抽取与循环水补充水等量的循环水，采用平流式迂回反转处理方式进行处理，通过延缓水流速度增加处理时间，提高除垢效率，各设备设施紧密相连形成流水线处理工艺。
作为上述发明的进一步描述：
启动电化学直流电源，循环水由进水泵阀流入电解槽内，沿平流式反转式流水通道迂回前进处理，碳酸盐垢在阴极筒和吸附性阳极构成的低压电场作用下富集在阴极筒内壁上。
阴极筒材质为金属，包括但不限于铁、钛、铜、铝等材质，合适尺寸包括但不限于：Φ80-159mm，高1000-1500mm，单壁厚1.5-10mm。阴极筒壁上下加工切割缝、切割孔，切割缝的合适数量包括但不限于2—36条，为断续分布；切割缝合适尺寸包括但不限于：缝隙长度10-800mm，缝隙宽度1-10mm，缝隙纵向连接间距10-50mm,横向连接间距5-500mm。切割孔的形状包括但不限于三角形、圆形、菱形或多边形；合适尺寸包括但不限于：边长10-100mm，圆形孔Φ5-120mm。所述的阴极筒切割缝、切割孔用于维持电解槽平流式反转式流水通道和阴极筒内的水平衡和水交流，也为定时倒极反洗提供最佳工况条件。
吸附性阳极材质为碳和金属复合电极，包括但不限于铁-炭复合电极，合适尺寸包括但不限于：Φ50-150mm，高1000-1800mm。
作为上述发明的进一步描述：
本发明所述的下平流式电化学装置所使用的脱垢方式为电子换向(倒极)脱垢，极间距的合适尺寸包括但不限于1-55mm。
作为上述发明的进一步描述：
原水电化学装置的合适尺寸包括但不限于：长1000-6000mm，宽1000-1500mm，高1000-2500mm。电解槽内平流式反转式流水通道的合适尺寸包括但不限于：100-150mm。
作为上述发明的进一步描述：
定期切换阴阳极来倒极，同时启动顶部反洗进水泵阀使碳酸盐垢脱落到反洗浓水中。
作为上述发明的进一步描述：
通过顶部反洗溢流阀实现反洗水循环回用，富含碳酸钙的反洗水给脱硫作工艺用水。
作为上述发明的进一步描述：
通过各平流水道底部排污阀及底部排污连通管排污，底部排污管呈倾斜布置，便于平流槽内排污均匀、彻底。
作为上述发明的进一步描述：
平流式电化学工作电压包括但不限于2-12V，水流量包括但不限于1-500t/h，水流速包括但不限于0.2-1m/s，倒极电压包括但不限于0.2-1V。
作为上述发明的进一步描述：
配套的高压静电氧化极化阻垢、防腐、除陈垢、杀菌等功能设备为电化学装置做保底(阻垢：一旦电化学除垢量不足，水质有结垢倾向时，有氧化极化阻垢作保底；防腐：一旦电化学除垢超量，水质有腐蚀倾向时，有氧化极化防腐作保底；除陈垢：一旦系统已结上陈垢，有氧化极化除陈垢作保底；混合杀菌：电解吸附边吸附、边浓缩、边电解循环水自有的氯离子形成次氯酸钠，再经42kv高压电场氧化产臭氧提高循环水杀菌效率；带电过滤：降浊度、破坏水中胶体，微生物不附着滤料，不滋生粘泥)。
作为上述发明的进一步描述：
本发明应用的平流式电化学除垢设备根据环境条件设置，因地制宜。
本发明与目前釆用的传统电化学除垢方法相比具有如下优势：
1、处理过程中无需添加酸、阻垢缓蚀剂等药剂，节省药剂费用；
2、运行费用低，约为药剂费用的十分之一，节省运行费用；
3、同等运行费用条件下，产生的碳酸钙总量超出常规技术十倍以上，节省脱硫用碳酸钙外购费用；
4、不会因化学药剂产生二次污染；
5、采用平流式迂回反转处理方式进行流水线处理，延长处理流程及处理时间来提高流式处理效率，产水除垢率30％-60％；
6、所述的阴极筒切割缝、切割孔用于维持电解槽平流式反转式流水通道和阴极筒内的水平衡和水交流，也为定时倒极反洗提供最佳工况条件；
7、所述的切割缝、切割孔维持平流水位，提高处理效率，并为反洗排污提供便利，底部切割孔用于反洗时垢泥顺利排出，顶部切割孔用于水中悬浮物排出；
8、所述的吸附性阳极采用的电极材质为碳和金属复合电极，包括但不限于铁-炭复合电极，耐酸碱腐蚀，稳定性好，使用寿命长；
9、所述的下平流式电化学装置所使用脱垢方式为电子换向(倒极)脱垢，脱垢不受极间距限制，脱垢干净,利于电极再生，尤其适合北方冬季水温低气候特点。冬天水温低时，以以色列电化学为代表的传统电化学机械刮垢极间距较远，阴极集垢慢、集垢量少，脱垢效率低(干刮易结冰，湿刮水阻大)，被迫靠加药维持系统不结垢，而本发明的电子倒极脱垢方式极间距较近，垢的富集效率和脱附效率更高；
10所述的各平流水道底部排污阀通过底部排污管连通排污，底部排污管呈倾斜布置，使平流槽内排污更均匀、彻底；
11、本发明有配套的高压静电氧化极化阻垢、防腐、除陈垢、杀菌等功能设备为电化学装置做保底，处理效果更有保障，传统电化学没有；
12、本发明应用的平流式电化学除垢设备根据环境条件设置，灵活性高。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于电厂循环水平流式电化学除垢处理方法所涉及的电解槽设备结构示意图；
图2为本发明提出的一种基于电厂循环水平流式电化学除垢处理方法所涉及的电解槽内工艺流程示意图。
图例说明：
001-电化学直流电源，002-进水泵阀，003-平流式反转式流水通道，004-阴极筒，005-吸附性阳极，006-挡板，007-反转水口,008-对角顶部出水阀，009-顶部反洗进水泵阀，010-顶部反洗溢流阀，011-底部排污阀，012-底部排污连通管，013-上切割孔,014-切割缝，015-下切割孔。
具体实施方案
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅为本发明一部分实施例，而非全部实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示方位或位置关系，仅为便于描述本发明和简化描述，而非指示或暗示所指的装置或元件等必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的对顶和限定，术语“安装”、“连通”等应做广义理解，例如，可为固定连接，也可为可拆卸连接，或一体连接；可为机械连接，也可为电连接；可为直接相连，也可为通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况具体理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一：
如图2所示，启动电化学直流电源(001)，循环水以1-100t/h的流量,0.2-1m/min的流速，由进水泵阀(002)流进电解槽内，沿平流式反转式流水通道(003)围绕挡板(006)迂回前进，流经由阴极筒(004)和吸附性阳极(005)构成的低压电场时，在电解的作用下，阴极筒(004)发生还原反应，吸引碳酸盐硬度的钙镁离子在阴极筒(004)内壁富集，过流水的碳酸盐硬度大幅降低，达到循环水免加阻垢剂和酸的目的；吸附性阳极(005)发生氧化反应，生成部分次氯酸，和高压静电氧化产出的臭氧联合回用于循环水杀菌，从而提高循环水浓缩倍率甚至使水体达标排放，减免药剂费，避免二次污染或零排污处理的运行费(膜预处理免加碳酸钠和杀菌剂)。当阴极筒内壁富集碳酸盐垢达到饱和后，关闭进水泵阀(002)，切换电化学直流电源(001)正负电源，启动顶部反洗进水泵阀(009)，反洗水回用，污泥从底部排污阀(011)排入底部排污连通管(012)。
本实施例中吸附性阳极(005)采用铁-活性炭复合材料加工制成。
阴极筒(004)材质为金属，包括但不限于铁、钛、铜、铝等材质，合适尺寸：Φ80-159mm，高1000-1500mm，单壁厚1.5-10mm。阴极筒(004)切割缝(014)的合适数量2-36条，为断续分布；切割缝合适尺寸包括但不限于：缝隙长度10-800mm，缝隙宽度1-10mm，缝隙纵向连接间距10-50mm,横向连接间距5-500mm。上切割孔(013)和下切割孔(015)的形状为三角形、圆形、菱形或多边形孔，切割孔合适尺寸：边长10-100mm，圆形孔Φ5-120mm。
吸附性阳极(005)材质为碳和金属复合电极，合适尺寸：Φ50-150mm，高1000-1800mm。
阴极筒(004)和吸附性阳极(005)的极间距合适尺寸：1-55mm。
原水电化学装置的合适尺寸：长1000-6000mm，宽1000-1500mm，高1000-2500mm。
电解槽内平流式反转式流水通道(003)的合适尺寸：100-150mm。
最后应说明的是：以上所述具体实施方案仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的实施。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于电厂循环水平流式电化学除垢处理方法，其特征在于：循环水在电解槽内沿平流式反转式流水通道采用迂回反转处理方式进行处理，通过延缓水流速度增加处理时间，提高除垢效率，各设备设施紧密相连形成流水线处理工艺。
2.根据权利要求1的一种基于电厂循环水平流式电化学除垢处理方法,其特征在于:启动化学直流电源，循环水由进水泵阀流入电解槽内，沿平流式反转式流水通道迂回前进处理，碳酸盐垢在阴极筒和吸附性阳极构成的低压电场作用下富集在阴极筒内壁上。当阴极筒内壁富集碳酸盐垢达到饱和后，关闭进水泵阀，切换电化学直流电源正负电源，启动顶部反洗进水泵阀，反洗水回用，污泥从底部排污阀排入底部排污连通管。
3.根据权利要求1的一种基于电厂循环水平流式电化学除垢处理方法,其特征在于:阴极筒材质为金属，包括但不限于铁、钛、铜、铝等材质，阴极筒壁上下加工切割缝、切割孔，切割缝的合适数量包括但不限于2—36条，为断续分布；切割孔的形状包括但不限于三角形、圆形、菱形或多边形。吸附性阳极材质为碳和金属复合电极，包括但不限于铁-炭复合电极。
4.根据权利要求1的一种基于电厂循环水平流式电化学除垢处理设备,其特征在于:设备包括001-电化学直流电源，002-进水泵阀，003-平流式反转式流水通道，004-阴极筒，005-吸附性阳极，006-挡板，007-反转水口,008-对角顶部出水阀，009-顶部反洗进水泵阀，010-顶部反洗溢流阀，011-底部排污阀，012-底部排污连通管，013-上切割孔,014-切割缝，015-下切割孔。
5.根据权利要求1的一种基于电厂循环水平流式电化学除垢处理方法,其特征在于:定期切换阴阳极来倒极，同时启动顶部反洗进水泵阀使碳酸盐垢脱落到反洗浓水中。
6.根据权利要求1的一种基于电厂循环水平流式电化学除垢处理方法,其特征在于:通过顶部反洗溢流阀实现反洗水循环回用，富含碳酸钙的反洗水给脱硫作工艺用水。
7.根据权利要求1的一种基于电厂循环水平流式电化学除垢处理方法,其特征在于:通过各平流水道底部排污阀及底部排污连通管排污，底部排污管呈倾斜布置。
8.根据权利要求1的一种基于电厂循环水平流式电化学除垢处理方法,其特征在于:平流式电化学工作电压包括但不限于2-12V，水流量包括但不限于1-500t/h，水流速包括但不限于0.2-1m/s，倒极电压包括但不限于0.2-1V。
9.根据权利要求1的一种基于电厂循环水平流式电化学除垢处理方法,其特征在于:本发明的电子倒极脱垢方式极间距的合适尺寸包括但不限于1-55mm。
10.根据权利要求1的一种基于电厂循环水平流式电化学除垢处理方法,其特征在于:所述的平流式电化学装置所使用的配套辅助设备有高压静电氧化极化阻垢、防腐、除陈垢、杀菌等功能设备为电化学装置做保底。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117326710A (zh) * | 2023-09-21 | 2024-01-02 | 西安西热水务环保有限公司 | 一种用于工业循环水的带式旋转阴极电化学除硬装置 |
| CN117430218A (zh) * | 2023-12-05 | 2024-01-23 | 西安西热水务环保有限公司 | 一种用于工业循环水的电容去离子除垢装置及系统 |
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- 2023-06-16 CN CN202310718771.3A patent/CN116605955A/zh not_active Withdrawn
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