CN1623918A - 一种电解法水处理装置 - Google Patents

Abstract

一种电解法水处理装置，包括直流电源控制装置、供排水装置、电解阴极槽装置、电解阴极装置、导电隔板装置、水垢沉淀装置、电解阳极槽装置、电解阳极装置等组成，电解阴极槽装置内安装有浸没于水中的电解阴极装置，电解阴极槽装置内安装有通过与阴极槽除垢装置相对运动，使电解阴极装置弹性电极形变的装置，电解阴极槽装置出水口与水垢沉淀装置连接，导电隔板装置通过支撑固定密封装置将电解阴极槽装置和电解阳极槽装置隔开，电解阳极槽装置内安装有浸没于水中的电解阳极装置，电解水反应在阴极产生氢气，使阴极富含氢氧根、碳酸根，使水中的碳酸钙盐、重金属氢氧化物以结晶的方式沉淀析出。在阳极槽水中产生氯气、氧气、次氯酸根、氯酸根、臭氧。

Description

一种电解法水处理装置

所属技术领域

本发明涉及一种电解法水处理的方法及装置，尤其是处理工业循环水、海水淡化原水，其它需处理硬度的原水方面，属于水处理领域。

背景技术

水中含有大量的盐类和其它污染成分，如不对其进行处理是不能直接应用于一些特定领域的，这主要是因为水遇热分解结垢。

水中的垢可分为水垢和污垢，其中常见水垢有碳酸钙、硫酸钙、硅酸钙、氢氧化镁、硅酸镁、磷酸镁等，污垢则主要由灰尘、泥砂、腐蚀产物、天然有机物、微生物团块等组成。垢形成的原因

1、重碳酸盐的分解

水中溶解的重碳酸盐如Ca(HCO₃)₂、Mg(HCO₃)₂很不稳定，在受热面上极易受热分解：

                      

冷却水通过冷却塔时，由于气、水直接接触，溶解于水中的CO₂气体会逸出，从而使冷却水的PH升高，在碱性条件下，重碳酸盐也会分解：

当水中含有CaCl₂时还会发生以下反应：

Mg(HCO₃)₂很不稳定，在受热面上极易受热分解：

2、微溶盐因浓缩而析出

任何盐类在水中都有一定的溶解度，象硫酸钙、磷酸钙、硅酸钙、硅酸镁等，在水中的溶解度较小。当冷却水通过冷却塔时，部分水份被冷却的空气带走，因此冷却水通过冷却塔的过程是一个不断浓缩的过程。冷却水中微溶盐类的浓度越来越大，当浓度超过其溶解度后，微溶盐就结晶析出，形成水垢。

3、微生物的繁殖

真菌及一些细菌的分泌物呈粘性，这种粘液在循环水中起到过滤作用，水中的有机物、杂物碎屑、泥砂、胶状氢氧化物、腐蚀产物、菌藻尸体等被粘液粘结在一起，形成松散的软垢。

4、水处理剂带来的垢

水处理剂的加药量控制不当，会造成垢的增厚。例如天然水中的硅酸盐含量不高，但如采用硅酸盐作缓蚀剂时，如果加药量或浓缩比例控制不当，会造成硅酸盐垢的沉积。

聚磷酸盐在温热的水中易分解成正磷酸盐，当用聚磷酸盐作缓蚀阻垢剂时，若不加分散剂，易生成磷酸盐垢：

某些分散剂，如聚丙烯酸盐，用量很少，若加入过量，易生成有机物垢。

冷却水中的藻类、细菌、丝状菌等微生物与泥砂、无机物、腐蚀产物、尘土等通过微生物分泌的粘液粘结成松软的团块，这些软泥性沉积物称微生物粘泥。为了防止微生物粘泥的产生，常用杀生剂杀灭。常用的杀生剂主要有：

1、氯系列

氯系列杀生剂主要有氯气、次氯酸钠、漂白粉

2、臭氧

臭氧也是一种强氧化性杀生剂，杀生机理是臭氧与微生物的蛋白质结合，破坏细胞呼吸所不可缺少的还原酶的活性。

目前，公知的防止水结垢方法主要有加热分解沉淀法、酸化处理、炉烟处理、沉淀法处理、离子交换法、动力学法防止碳酸钙垢的形成(阻垢剂处理)、石灰、苏打、磷酸三钠软化等多种方法。

石灰处理过程以下列方程式说明：

；

根据上述反应可知，一般天然水水质均适用石灰处理。

投加Na2CO3可以进一步除去水中的非碳酸盐硬度，其反应式为：

碳酸镁较高PH下会很快地水解，形成Mg(OH)沉淀：

另外氢氧化钠也可除掉水中的碳酸盐硬度和镁盐，其反应式为：

由此可以看出原水在碱性条件下，其中的钙、镁及其它金属离子会以碳酸盐、金属氢氧化物沉淀的形式析出。

然而以上各种方式的水处理系统复杂，运行控制难度大，费用高，且使水中的实际含盐量增加，不利于水的高效利用。

发明内容

为了克服现有的各种方式的水处理方法的不足，本发明提供一种电解法水处理装置，该电解法水处理装置不仅能消除水中的硬度，并且还能杀灭水生物，对水消毒，防止藻类的生长。还能生产氢气、氧气等气体。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

在一种电解法水处理装置中，包括直流电源控制装置、供排水装置、电解阴极槽装置、电解阴极装置、导电隔板装置、水垢沉淀装置、电解阳极槽装置、电解阳极装置等组成。

电解阴极槽装置上设有进出水口和排气口，电解阴极槽装置内安装有浸没于水中的电解阴极装置，直流电源控制装置负极与电解阴极装置连接，电解阴极槽装置上部设有集气槽和排气口，电解阴极槽装置内安装有通过与电解阴极装置相对运动，使电解阴极装置弹性电极形变的阴极除垢装置，电解阴极槽装置出水口与水垢沉淀装置连接，沉淀装置为与电解阴极槽出水口连接的常规沉淀装置，可承压运行。

导电隔板装置通过支撑固定密封装置将电解明极槽装置和电解阳极槽装置隔开。导电隔板为阳离子选择膜，或渗透性隔膜，或防腐导电材料板，导电隔板通过支撑固定密封装置安装于阴极槽和阳极槽之间，将电解阳极槽和电解阴极槽隔开、分离。

电解阴极槽装置为具有一定容积，有防腐材料制造的，具有进水、出水管道、排气管道，出水管道连接有沉淀槽，弹性导电材料制造的电解阴电极为和直流电源控制装置负极连接，置于电解阴极槽装置水中的装置，阴极槽除垢装置与电解阴电极接触，置于电解阴极槽装置内，通过与弹性导电阴电极的相对运动清垢，导电隔板通过支撑固定密封装置安装于电解阴极槽的一个面上。导电隔膜支撑固定密封装置上，可设有导电、防腐除垢电极，通过通电使电解阴极槽、电解阳极槽的导电隔膜处产生酸性环境，使导电隔膜上的碳酸钙垢和氢氧化物溶解，导电隔膜阴极侧、导电隔膜阳极侧除垢电极的供电，通过供电开关控制。

电解阴极为具有一定强度和弹性的金属材料制作，电解阴极金属材料为薄的金属孔板、网或丝，安装于静止或运行的电极导电基材母体之上构成电解阴极，电解阴极金属材料为铁、铁合金或其它金属，电解阴极有足够的表面积、足够的流程，和足够的流通面积，为静止或运动装置，通过水动装置或电动装置驱动的传动链索或传动连杆，使其弹性变形剥离脆性水垢。电解阴极槽除垢装置为静止或运动装置，通过水动水轮机或水冲单摆装置或电动装置驱动的传动链索或传动连杆与弹性导电阴电极相对运动清垢。

电解阳极槽装置上设有进、出水口和排气口。电解阳极槽装置内安装有浸没于水中的电解阳极装置，直流电源控制装置正极与电解阳极装置连接，电解阳极槽装置上部设有集气槽和排气口，电解阳极槽设有进、出水口，导电隔板装置通过支撑固定密封装置将电解阳极槽装置和电解阴极槽装置隔开。电解阳极槽电极为导电防腐蚀电极，其材料可为镀有氧化物的钛电极或石墨电极及其它抗腐蚀的电极。

被处理的水首先引入电解阴极槽，经电解阴极槽出口进入水垢沉淀装置，再经水垢沉淀装置进入电解阳极槽排出，或水先经过电解阳极槽，再进入电解阴极槽，再进入沉淀装置，在电解阴极槽、电解阳极槽上设有方便电解产物的排放装置，电解法水处理装置为承压运行或非承压运行，需处理的水在进入电解法水处理装置前可先行加热。

一种电解法除垢装置其原理是利用电解水反应在阴极产生氢气，使阴极富含氢氧根、碳酸根，使水中的碳酸钙盐、金属氢氧化物以结晶的方式沉淀析出；电解阴极槽装置和电解阳极槽装置之间通过导电隔板装置实现导电，通过使电解阴极弹性电极形变，剥离阴电极装置上产生的水垢；在阳极槽水中的氢氧根离子、氯离子等阴离子失去电子，产生氯原子，氧原子，并产生氯气、氧气、次氯酸根、氯酸根、使水中的碳酸氢根、碳酸根转化为二氧化碳析出，通过阳极槽排气口排出氯气、氧气、二氧化碳等混合气体。

电解法除垢装置其工作原理符合能斯特定律、电解定律，其工作电压的构成由理论电压、过电压、第一导体电压、电解质导体电压、导电隔板电压、接触电压等分压构成；其除垢的原理为大部分金属氢氧化物、碳酸盐类在水中溶解度极小，可沉淀析出；在阳极槽装置中，水中溶解有氯气、氧气、臭氧、次氯酸根、氯酸根等物质，电解槽为至少一对。

多对电解阴极槽、电解阳极槽通过电解槽内的电极串联或并联进行供电，电解阳极槽和电解阴极槽的水通过进水口进入电解阴极槽、沉淀装置、再进入电解阳极槽或通过进水口首先进入电解阳极槽再进入电解阴极槽，进入沉淀装置再排出，沉淀装置设有排污装置。

一种电解法水处理装置其离子膜电解槽单极槽同复合槽的区别：

离子膜电解槽有单极式和复极式两种型式。不管用了那种槽型，每台电解槽都是由若干个电解单元组成。每个电解单元都有阳极、阴极和离子交换膜。阳极由钛材制成。并涂有多种活性涂层，以达到降低阳极电位，并提高涂层使用寿命的目的。阴极有用弹性钢材制成的，也有用镍材或不锈钢制成的。阴极上有的涂有活化层，也有没涂活化层的，目的为了降低阴极过电位提高电流效率。单极槽和复极槽的主要区别在电解槽的电路接线方法不同。单极槽内部的各个单元槽是并联的，而各个电解槽之间的电路是串联的。因此，在单极槽内通过各个单元槽的电流之和即为通过一台单极槽的总电流，而各个单元槽的电压则是和单极槽的电压相等。

即：I＝I₁+I₂+…In

    V＝V₁＝V₂＝…＝Vn

所以每台单极槽运转的特点是低电压、大电流。

复极槽则相反，在槽内各个单元槽之间是串联，而电解槽之间为并联。因此，对于复极槽，通过各个单元槽的电流是相等的，其总电压则是各个单元槽的电压之和。

即：I＝I₁＝I₂＝…In

    V＝V₁+V₂+…+Vn

所以每台复极槽运转的特点是低电流、高电压。

一种电解法水处理装置的工作机理：

当电解质溶解在水中时，便离解成带电的微粒——离子，这种过程称为电离。例如Ca(HCO₃)₂溶解在水中时，便离解为Ca²⁺离子和HCO₃ ^-离子

在水中也同样有少量的水分子离解：

因此，在水溶液中，除了电解质的离子外，还含有若干数量的氢离子(H⁺)与氢氧离(OH^-)子。

离子是在溶液中运动着的，当直流电通过电解质水溶液时，离子便按照同性相斥，异性相吸的原理来运动，带正电荷的阳离子向阴极迁移，带负电荷的阴离子向阳极迁移。阳离子到达阴极时在阴极上放电，结果失掉了所带的正电荷而变成不带电的原子。同理，阴离子到达阳极时便在阳极上放电，结果失掉了所带的负电荷也变成了不带电的原子。

当电解原水时，OH^-离子在阳极上放电变成了氧原子，随后变成了氧分子而逸出。

即：

在阳极产生氧气、氯气。阴极产生氢气。反应式如下：

水分解：

在阳极：

        

在阳极由于水电解的OH^-消失，故水呈酸性。

在阴极：

在阴极，由于水电解使的H⁺消失，故水呈碱性。

当水中有HCO₃ ^-、Ca⁺⁺、Mg⁺⁺离子时，在电极上会形成沉淀，原因是阴极水电解成OH^-与水中的HCO₃ ^-和Ca⁺⁺、Mg⁺⁺起作用，形成CaCO₃和Mg(OH)₂沉淀。

在阴、阳极上的两个反应是同时进行的，而溶液中不放电的钠离子和氢氧根离子则在阴极附近结合成氢氧化钠，即：

因此，电解过程的实质是电解质溶液在直流电作用下，溶液中的离子在电极上分离放电而进行的氧化还原反应。阳离子在阴极上得到电子而被还原，阴离子在阳极上放出电子而被氧化。

其电解过程遵循能斯特方程式：

电极电位的大小首先取决于电极物质本身的性质，同时与溶液中离子浓度和温度有关，对任一电极反应a氧化态+ne还原态，该电极的平衡电极电位为

v——平衡电极电位，V；

v⁰——标准电极电位，V；

R——气体常数(R＝8.314J/mol·K)；

T——绝对温度，K；

F——法拉第常数(96500C/mol)；

n——电极反应中得失电子数；

a_氧化态、a_还原态——分别表示电极反应中相应的氧化态物质和还原态物质的浓度。

在强电解质溶液中考虑到离子间的静电作用对浓度的影响，必须对实际浓度加以校正，用“有效浓度”或活度的概念来表示。如果物质是气体，则用其分压p来表示，如果是固体或水，因为它的浓度是一常数，习惯上当作1。

在槽温25(即T＝298K)时，将以上能斯特方程简化为下列形式来进行计算；

当电解质溶液通入电流时，电解上所产生物质的量进行分解，在电极附近析出电解产物。在电解过程中生成物质的量与通过电解质的电量之间的关系，可以用法拉第定律表示。

法拉第定律

(1)在电解过程，电极上所产生物质的量，与通过电解质溶液的电量成正比，即与电流强度及通电时间成正比。

(2)将相同的电量通过不同的电解质溶液时，在电极上生成物质的量与该物质以原子为基本单元的摩尔质量M_B成正比，与参加反应的中子数n成反比。

经实验确定，在电极上析出M_B/n的任何物质所需的电量都是96500库仑(C/mol)，这个电量称作法拉第常数，是电化学中常用的一种常数，以F表示。

法拉第定律的数学表达式为

$m=\frac{M_B\·Q}{n\·F}$ 或 $m\frac{M_B\·I\·t\·k}{n\·F}$

式中m——电极上析出物质的质量，g；

    M_B——物质以原子为基本单元的摩尔质量，g；

    Q——电量，C；

    F——法拉第常数，96500C/mol；

    I——电流强度，A；

t——通过电流的时间，S；

n——电极反应时一个原子得失的电子数；

k——电解槽个数。

从上式可以看出，通过的电量越多，电解生成的产物就越多，因此，要增加电解产物量，就要提高电流强度或延长通过时间。

一种电解法水处理装置的电解槽电压：

槽电压是一项重要的技术指标，与能耗有极其密切的关系。槽电压是由理论分解电压；过电压；金属导体电压降；电解质溶液电压降；隔膜电压除(离子膜电压降)；接触电压降组成。

(一)理论分解电压

电解时要使离子放电，必须使电极具有一定的电压，电解质开始分解时所必须的最低电压，叫做理论分解电压。如果电解质的浓度，温度一定，那么离子放电所需的理论分解电压也一定，理论分解电压在数值上等于阳极电位与阴极电位之差，即

理论分解电压＝阳极电位-阴极电位

            ＝v₊-v_-

可以通过能斯特方程式求得的电极电位来计算。

(二)过电压

电解时实际放电电位比理论放电电位高，把这个差值称为过电压。

食盐水溶液电解过程，在电化学上属于电化学极化，其过电压可用塔菲尔公式表示。

       V_过＝a+blogJ

该式表明过电压与电流密度的对数值成直线关系。但是当电流密度J一定时，过电压V过主要取决于a和b值，而a和b主要与电极材质，电解质溶液浓度和电解温度等因素有关。

(三)第一类导体的电压降

电解时，电流要通过铜或铝导体进入电解槽，在电解槽中还要通过阳极和阴极，由于这些第一类导体都有电阻，所以造成了电压降，其电压降服从欧姆定律，即V＝IR＝D·ρ·ι。

(四)电解质中的电压降

(1)电解过程中，由于电解质溶液具有电阻，电流通过电解质溶液时，必须克服它的阻力，从而造成电压的损失，其电压降的计算也符合欧姆定律：

$V=I\·R=J\·\frac{\mathrm{\ι}}{\mathrm{\γ}}$

式中J-电流密度，A/mm²；

    ι-阴极与阳间的平均距离，mm；

    γ-电解质电导率，S/mm。

所以由上式可知，电解质溶液中的电压降与电流密度J和两极之间的平均距离ι成正比，而与电解质的电导率γ成反比，为了减少电解质溶液中的电压损失，尽量缩短阴极和阳极之间的距离，并把电解质溶液维持在较高的温度和浓度下进行电解，以增加溶液的电导率。

(2)气泡效应：电解食盐水过程中，由于产生的氯气和氢气呈气泡状态，从电极上析出。溶液中这些气泡存在会减少离子运动有效面积，并使电极间溶液的电导率下降，这就是气泡效应。

由于气泡效应的存在，所以电槽中电解质溶液的实际电压降要比根据欧姆定律计算出来的要大。

充有气泡的阳极液的电导率可以用下式求得：

γ＝γ₀(1-1.665P)

式中P-充气度(阳极液中气体体积和液体体积的比值)，％；

    γ₀-没有气泡的阳极人的电导率，S/mm。

改善电槽的结构，采用网状电极，便于电解产生的气泡尽快从溶液中逸出，是降低充气度，提高溶液电导率，降低溶液欧姆电压降的一个有效途径。

(五)隔膜电压降(离子膜电压降)

1、隔膜电压降

电流通过电解槽中的隔膜，也会造成电压降。隔膜电压降可按下式计算：

$V=J\·\frac{2d}{U}\·\frac{I}{\mathrm{\ρ}}$

式中V-隔膜电压降，V；

    J-电流密度，A/cm²；

    d-隔膜厚度，cm²

    U-隔膜孔隙率，％；

    ρ-电阻率，Ω·cm；

I-电流强度，A。

2、离子膜电压降

由于离子交换膜本身具有一定的电阻，当电流通过离子膜的时候，将在膜上产生一个电压降，这就是离子膜的电压降。

(六)接触电压降

在电解槽连接、阳极组装和阴极制造过程中，导体接触和连接的地方有电阻，当电流通过时，在联接和接触处就产生电压降。接触电压降与接点的组装质量、接点的接触面积、接触面的清洁以及接触紧密的程度有关。不同材料，其接触面允许的电流密度不同，如果超过允许的范围，接触面发热，接触电压降就升高。

本发明的有益效果是：

经过此装置处理后的水，水中的钙、镁等离子即：暂硬和永硬及重金属离子盐，均被以沉淀的方式剔除。原水经电解阳极产生的活性氧、活性氯的处理，水中的致病菌和水生物均被杀死，使水中含有以钠盐、钾盐为主的盐形式存在，水接近中性，是最简便、最经济的，可对任何原水进行处理的方式。随着水处理规模的大小不同，可回收氢气、氧气、氯气、二氧化碳等气体。可用燃料电池消耗电解反应产生的氢气，补充电解装置的电源消耗。或回收氢气、氧气、氯气、二氧化碳等气体作为产品销售，使此水处理方法在未添加任何药品的前提下，实现水的软化、杀生、消毒处理。

附图说明

图1为一种电解法水处理装置其阴极为筛网动态水击单摆驱动，导电隔膜为镀膜钛板的系统结构示意图；

图2为一种电解法水处理装置其阴极为钢条动态涡轮驱动，导电隔膜为阳离子选择膜的系统结构示意图；

图3为一种电解法水处理装置其阴极为筛网静态水轮驱动，导电隔板为渗透性隔膜的系统结构示意图；

图4为一种电解法水处理装置其阴极为钢条动态涡轮驱动，导电隔膜为阳离子选择膜的结构剖面示意图；

图5为一种电解法水处理装置其阴极为孔板动态电动驱动，导电隔膜为渗透性隔膜的结构剖面示意图；

图6为一种电解法水处理装置其阴极为筛网动态电动驱动，导电隔膜为石墨板的结构剖面示意图；

图7为一种电解法水处理装置其阴极为筛网静态电动驱动，导电隔膜为石墨板的结构剖面示意图；

图8为一种电解法水处理装置其电解阴、阳极槽分离型，阴极为孔板动态电动驱动，导电隔膜为石墨板通过导线连接的结构剖面示意图。

图中：1导电阳离子选择膜、2防腐紧固支撑、3导电阴极、4导电连接电极、5电解阴极支撑金属体、6电解阳极槽、7导电隔板支撑紧固装置、8电解阳极槽进水口、9沉淀器外壳、10排污控制阀、11沉淀池、12水垢排放管、13沉淀斜管板、14阴极槽排水口、15冷凝水控制阀、16冷凝水积水井、17加热器冷水进水口、18加热器、19加热蒸汽管、20变压器、21太阳能电池、22蓄电池、23直流电源开关、24整流器、25蓄电池、26进气管、27燃料电池、28氢气贮气器、29排气口、30氢气提纯器、31氢气压力控制阀、32直流电源正极连接导线、33阴极槽排气口、34阴极集气槽、35导电连接导线、36阳极集气槽、37阳极排气管、38进水管、39电解阴极槽、40电解槽防腐外壳、41直流电源开关、42阳极排水管、43除垢电极、44动力驱动装置、45电解阳极板、46电解阴极导电支撑轮、47除垢装置、48阴极驱动轴、49阴极主驱动轮

具体实施方式

图1为一种电解法水处理装置其阴极为筛网动态水击单摆驱动，导电隔膜为镀膜钛板的系统结构示意图：

图1中：需要处理的原水经加热器冷水进水口17进入到加热器18中，水蒸气经加热蒸汽管19进入到加热器18对需处理原水进行加热，冷凝的水经冷凝水积水井16汇集，经冷凝水控制阀15控制排出，加热后的原水经进水管38作用于动力驱动装置44之上，带动电解阴极支撑金属体5、导电连接电极4、导电阴极3组成的电解阴电极形变除垢，原水在阴电极上发生电解反应，水中的氢离子转化为氢气放出，经阴极集气槽34汇集，通过阴极槽排气口33放出，通过氢气压力控制阀31控制压力，进入到氢气提纯器30、氢气贮气器28，通过阴极槽排气口33控制排放，通过氢气燃料电池27、进气管26作用产生电能，经蓄电池25供出，变压器20、整流器24、直流电源开关23组成的直流电源系统对导电连接导线35、32供电，经电源控制开关41控制，对电解电极供电。太阳能电池21、蓄电池22也可对导电连接导线35、32供电，导电阳离子选择膜1具有导电功能，通过导电阳离子选择膜1实现电的流动，在导电阳离子选择膜1上会产生水垢，电源控制开关41控制的电源将电施加到由导电隔板支撑紧固装置7支撑的除垢电极43上面对导电阳离子选择膜1除垢，使水中富含氢氧根，碳酸氢根转化为碳酸根，水中的钙镁离子及重金属离子与水中的氢氧根、碳酸根结合生成碳酸钙沉淀、氢氧化镁沉淀及其它重金属离子的碳酸盐和氢氧化物，沉淀于阴电极和阴电极脱落的水垢上形成大的沉淀颗粒，随水通过阴极排水口14进入到由沉淀斜管板13、水垢排放管12、沉淀器外壳9、沉淀池11组成的沉淀器内沉淀析出，水垢经排污控制阀10排放，经沉淀处理的水通过电解阳极槽进水口8进入到电解阳极槽6中，经电解阳极板45发生电解反应，水中的氢氧根、氯离子等转化为氧气、氯气，水中的碳酸根转化为碳酸，以二氧化碳气体方式与氯气、氧气析出，同时水中还有氯与氧发生反应，转化为次氯酸、氯酸与水中的钠离子及其它金属离子结合，生成具有杀灭水生物的物质，使水实现灭藻杀生和消毒过程，处理的水经阳极排水管42排出，阳极出水中的气体通过阳极槽汇集汽槽36汇集经阳极排水管37排放。

图2为一种电解法水处理装置其阴极为钢条动态涡轮驱动，导电隔膜为阳离子选择膜的系统结构示意图：

图2中：需要处理的原水经加热器冷水进水口17进入到加热器18中，水蒸气经加热蒸汽管19进入到加热器18对需处理原水进行加热，冷凝的水经冷凝水积水井16汇集，经冷凝水控制阀15控制排出，加热后的原水经进水管38作用于动力驱动装置44之上，带动电解阴极支撑金属体5、电解阴极导电支撑轮46、阴极驱动轴48、导电连接电极4、导电阴极3组成的电解阴电极，与除垢装置47碰撞相对运动，使电解阴电极的金属电极变形，实现除垢。原水在阴电极上发生电解反应，水中的氢离子转化为氢气放出，经阴极集气槽34汇集通过阴极槽排气口33放出，通过氢气压力控制阀31控制压力，进入到氢气提纯器30、氢气贮气器28，通过阴极槽排气口33控制排放，通过氢气燃料电池27、进气管26作用产生电能，经蓄电池25供出，变压器20、整流器24、直流电源开关23组成的直流电源系统对导电连接导线35、32供电，经电源控制开关41控制，对电解电极供电。太阳能电池21、蓄电池22也可对导电连接导线35、32供电，导电阳离子选择膜1具有导电功能，通过导电阳离子选择膜1实现电的流动，在导电阳离子选择膜1上会产生水垢，电源控制开关41控制的电源将电施加到由导电隔板支撑紧固装置7支撑的除垢电极43上面对导电阳离子选择膜1除垢，使水中富含氢氧根，碳酸氢根转化为碳酸根，水中的钙、镁离子及重金属离子与水中的氢氧根、碳酸根结合生成碳酸钙沉淀、氢氧化镁沉淀及其它重金属离子的碳酸盐和氢氧化物，沉淀于阴电极和阴电极脱落的水垢上形成大的沉淀颗粒，随水通过阴极排水口14进入到由沉淀斜管板13、水垢排放管12、沉淀器外壳9、沉淀池11组成的沉淀器内沉淀析出，水垢经排污控制阀10排放，经沉淀处理的水通过电解阳极槽进水口8进入到电解阳极槽6中，经电解阳极板45发生电解反应，水中的氢氧根、氯离子等转化为氧气、氯气，水中的碳酸根转化为碳酸，以二氧化碳气体方式与氯气、氧气析出，同时水中还有氯与氧发生反应，转化为次氯酸、氯酸与水中的钠离子及其它金属离子结合，生成具有杀灭水生物的物质，使水实现灭藻杀生和消毒过程，处理的水经阳极排水管42排出，阳极出水中的气体通过阳极槽汇集汽槽36汇集经阳极排水管37排放。

图3为一种电解法水处理装置其阴极为筛网静态水轮驱动，导电隔板为渗透性隔膜的系统结构示意图，其运行过程等同于图2，其阴极除垢驱动为水轮驱动装置，带动除垢装置与电极相对运动，实现除垢。

图4为一种电解法水处理装置其阴极为钢条动态涡轮驱动，导电隔膜为阳离子选择膜的结构剖面示意图：

图4中：需处理的原水经进水管38进入电解阴极槽39中，通过直流电源开关41、导电连接导线35、电解阴极支撑金属体5引入水中的直流电，经导电阴极3对水中的氢离子还原，使其变成氢气，经阴极集气槽34汇集，从阴极槽排气口33排出。水中的碳酸氢根和碳酸则失去氢离子，形成碳酸根离子，水电离失去氢离子，则富集氢氧根离子，在碱性环境下，水中的镁离子、钙离子及其它金属离子以碳酸盐、金属氢氧化物沉淀的形式结于导电阴极3之上，使导电阴极3的电阻增加，动力驱动装置44驱动的阴极驱动轴48，驱动阴极主驱动轮49使导电阴极3运动与除垢装置47接触变形，使导电阴极3之上的脆性水垢脱离导电阴极3，散落于电解阴极槽39的水中作为晶核进一步加速沉淀的形成。导电隔板支撑紧固装置7、除垢电极43、防腐紧固支撑2所支撑密封的导电阳离子选择膜1具有阳离子选择功能，只允许水中的正离子穿过，而阴离子则不能穿过，使得电解阳极槽6中的金属离子和氢离子穿过导电阳离子选择膜1进入到电解阴极槽39中，使得水中的金属离子以沉淀的方式剔除，在随水流通过阴极槽排水口14排出，经沉淀斜管板13沉降分离进入沉淀池11中，通过排污控制阀10控制排出，经澄清的水通过电解阳极槽进水口8进入到电解阳极槽6中，水中的氢氧根离子、氯离子、硫酸根离子在电解阳极板45的作用下变成氧原子、氯原子、臭氧等，在水中结合成氧气、氯气、臭氧、次氯酸根，使水中富含氢离子，氢离子与碳酸根结合，转化成碳酸氢根和二氧化碳和碳酸，以二氧化碳的形式溢出，氧气、氯气、二氧化碳的混合气体经阳极集气槽36汇合，通过阴极槽排气管37排出，直流电源正极连接导线32连接的电解阳极板45为石墨或钛或镀膜的钛电极，或其它的耐腐蚀电极。电解阳极槽6中的水显酸性，富含活性氧化剂，对水中的致病菌水生物具有极强的杀灭功能，经处理后的水通过阳极排水管42排出。

图5为一种电解法水处理装置其阴极为孔板动态电动驱动，导电隔膜为渗透性隔膜的结构剖面示意图，其运行过程等同于图4。

图6为一种电解法水处理装置其阴极为筛网动态电动驱动，导电隔膜为石墨板的结构剖面示意图，其运行过程等同于图4。

图7为一种电解法水处理装置其阴极为筛网静态电动驱动，导电隔膜为石墨板的结构剖面示意图，其运行过程等同于图4。

图8为一种电解法水处理装置其电解阴、阳极槽分离型，阴极为孔板动态电动驱动，导电隔膜为石墨板通过导线连接的结构剖面示意图，其运行过程等同于图4。

Claims (10)

1、一种电解法水处理装置，包括直流电源控制装置、供排水装置、电解阴极槽装置、电解阴极装置、导电隔板装置、水垢沉淀装置、电解阳极槽装置、电解阳极装置等组成，其特征是：电解阴极槽装置上设有进出水口和排气口，电解阴极槽装置内安装有浸没于水中的电解阴极装置，直流电源控制装置负极与电解阴极装置连接，电解阴极槽装置上部设有集气槽和排气口，电解阴极槽装置内安装有通过与电解阴极装置相对运动，使电解阴极装置弹性电极形变的阴极除垢装置，电解阴极槽装置出水口与水垢沉淀装置连接，导电隔板装置通过支撑固定密封装置将电解阴极槽装置和电解阳极槽装置隔开；电解阳极槽装置上设有进、出水口和排气口；电解阳极槽装置内安装有浸没于水中的电解阳极装置，直流电源控制装置正极与电解阳极装置连接，电解阳极槽装置上部设有集气槽和排气口，电解阳极槽设有进、出水口，导电隔板装置通过支撑固定密封装置将电解阳极槽装置和电解阴极槽装置隔开；一种电解法除垢装置其原理是利用电解水反应在阴极产生氢气，使阴极富含氢氧根、碳酸根，使水中的碳酸钙盐、金属氢氧化物以结晶的方式沉淀析出；电解阴极槽装置和电解阳极槽装置之间通过导电隔板装置实现导电，通过使电解阴极弹性电极形变，剥离阴电极装置上产生的水垢；在阳极槽水中的氢氧根离子、氯离子等阴离子失去电子，产生氯原子，氧原子，并产生氯气、氧气、次氯酸根、氯酸根、使水中的碳酸氢根、碳酸根转化为二氧化碳析出，通过阳极槽排气口排出氯气、氧气、二氧化碳等混合气体；电解法除垢装置其工作原理符合能斯特定律、电解定律，其工作电压的构成由理论电压、过电压、第一导体电压、电解质导体电压、导电隔板电压、接触电压等分压构成；其除垢的原理为大部分金属氢氧化物、碳酸盐类在水中溶解度极小，可沉淀析出；在阳极槽装置中，水中溶解有氯气、氧气、臭氧、次氯酸根、氯酸根等物质，电解槽为至少一对。

2、根据权利要求1所述的电解阴极槽装置，其特征是；电解阴极槽装置为具有一定容积，有防腐材料制造的，具有进水、出水管道、排气管道，出水管道连接有沉淀槽，弹性导电材料制造的电解阴电极和直流电源控制装置负极连接，置于电解阴极槽装置水中的装置，阴极槽除垢装置与电解阴电极接触，置于电解阴极槽装置内，通过与弹性导电阴电极的相对运动清垢，导电隔板通过支撑固定密封装置安装于电解阴极槽的一个面上。

3、根据权利要求1所述的电解阴极，其特征是：电解阴极为具有一定强度和弹性的金属材料制作，电解阴极金属材料为薄的金属孔板、网或丝，安装于静止或运行的电极导电基材母体之上构成电解阴极，电解阴极金属材料为铁、铁合金或其它金属，电解阴极有足够的表面积、足够的流程，和足够的流通面积，为静止或运动装置，通过水动装置或电动装置驱动的传动链索或传动连杆，使其弹性变形剥离脆性水垢。

4、根据权利要求1所述的导电隔板，其特征是：导电隔板为阳离子选择膜，或渗透性隔膜，或防腐导电材料板，导电隔板通过支撑固定密封装置安装于阴极槽和阳极槽之间，将电解阳极槽和电解阴极槽隔开、分离。

5、根据权利要求1所述的沉淀装置，其特征是：沉淀装置为与电解阴极槽出水口连接的常规沉淀装置，可承压运行。

6、根据权利要求1所述的电解阴极槽除垢装置，其特征是：电解阴极槽除垢装置为静止或运动装置，通过水动水轮机或水冲单摆装置或电动装置驱动的传动链索或传动连杆与弹性导电阴电极相对运动清垢。

7、根据权利要求1所述的电解阳极槽电极，其特征是：电解阳极槽电极为导电防腐蚀电极，其材料可为镀有氧化物的钛电极或石墨电极及其它抗腐蚀的电极。

8、根据权利要求1所述的一种电解法水处理装置，其特征是：被处理的水首先引入电解阴极槽，经电解阴极槽出口进入水垢沉淀装置，再经水垢沉淀装置进入电解阳极槽排出，或水先经过电解阳极槽，再进入电解阴极槽，再进入沉淀装置，在电解阴极槽、电解阳极槽上设有方便电解产物的排放装置，电解法水处理装置为承压运行或非承压运行，需处理的水在进入电解法水处理装置前可先行加热。

9、根据权利要求1所述的导电隔膜支撑固定密封装置，其特征是：导电隔膜支撑固定密封装置上，可设有导电、防腐除垢电极，通过通电使电解阴极槽、电解阳极槽的导电隔膜处产生酸性环境，使导电隔膜上的碳酸钙垢和氢氧化物溶解，导电隔膜阴极能侧、导电隔膜阳极侧除垢电极的供电，通过供电开关控制。

10、根据权利要求1所述的一种电解法除垢装置，其特征是；多对电解阴极槽、电解阳极槽通过电解槽内的电极串联或并联进行供电，电解阳极槽和电解阴极槽的水通过进水口进入电解阴极槽、沉淀装置、再进入电解阳极槽或通过进水口首先进入电解阳极槽再进入电解阴极槽，进入沉淀装置再排出，沉淀装置设有排污装置。

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