CN201825793U

CN201825793U - 用于循环水水质稳定的电化学水处理装置的电子柱结构

Info

Publication number: CN201825793U
Application number: CN2010205505917U
Authority: CN
Inventors: 肖丙雁; 谢斗斗; 施杰; 谢锋; 黄海泓; 王晨晨
Original assignee: SHANGHAI QIANGYUAN WATER TREATMENT TECHNOLOGY Co Ltd; Baosteel Engineering and Technology Group Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI QIANGYUAN WATER TREATMENT TECHNOLOGY Co Ltd; Baosteel Engineering and Technology Group Co Ltd
Priority date: 2010-10-01
Filing date: 2010-10-01
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2020-10-01

Abstract

本实用新型涉及一种用于循环水水质稳定的电化学水处理装置的电子柱结构，安置在循环水系统冷水池中，冷水池的上部连通冷却塔，冷水池的下部连通至废水处理站，电子柱结构包括电子柱柱体和控制箱。电子柱柱体的下部为圆柱形钢制集泥斗，柱体的上部设有阴极外柱，与电源负极相连，在阴极外柱的内部设有阳极内柱，与电源正极相连。控制箱通过管线连接在电子柱的外部。应用本实用新型的用于循环水水质稳定的电化学水处理装置的电子柱结构，使电压电流可控，可从水中取出结垢离子，能够产生活化水分子，具有防垢、除垢、杀菌、灭藻功能，从而实现循环水水质稳定。

Description

用于循环水水质稳定的电化学水处理装置的电子柱结构

技术领域

本实用新型涉及工业循环水处理技术和电化学水处理装置，具体涉及一种用于循环水水质稳定的电化学水处理装置的电子柱结构。

背景技术

工业循环冷却水在不断的循环使用中，水在冷却塔中蒸发，含盐量逐渐增加，水中的碳酸钙在传热界面上结垢析出的倾向增加。冷却水的PH值、温度、养分均适合微生物繁殖，若不加以控制，会使系统粘泥增加，在换热器内沉积。结垢和粘泥沉积造成换热器换热效率下降，能耗增加，严重时会被迫停产和损坏设备。

传统的循环水水质稳定方法是添加化学药剂，如阻垢剂、杀菌灭藻剂、分散剂等，但是存在以下弊端：

1、药剂多以磷系为主，易对水体环境产生富营养化，在国家标准《工业循环冷却水处理设计规范》GB50050中规定“经过投加阻垢剂、缓蚀剂和杀菌灭藻剂处理后的循环冷却水不应作直流水使用”，所以必须处理达标后才能排放。

2、为使循环水系统稳定运行，要经常根据监测挂片的情况，调整药剂的类别和加药浓度；且投加的药剂和药剂浓度对循环水系统中的换热设备影响较大。

3、从长期运行角度分析，化学药剂法虽然初次投资不高，但是每年的药剂费用、人工费用、电费、维护费等一直较高。

4、高浓缩倍数易引起设备腐蚀或结垢，浓缩倍数不可能无限提高。为了限制浓缩倍数，就要增大排污量，浪费水资源。

电化学水处理装置能够将水中的Ca²⁺、Mg²⁺离子以固体形式取出，降低循环水硬度，减少补充的新水量和排污量，节约水资源，同时还具有杀菌灭藻的功能，减少了化学药剂的投加。现有的电化学水处理技术存在的主要问题有：

一、受缚于原有的基础理论

电子水处理器是美国国家航空和宇航局于上世纪七十年代末发明的，八十年代初引入我国，提出的基础理论是电子跃迁论，提出的工作原理是“低电压、微电流”。该理论认为水的性质是由电子在水分子中的运动所决定的。在无外界电场或外界力作用时，电子是处于能级最低的轨道，此时的水最稳定。当有外界电场，即或是微弱电场作用时，外围电子就可以从低能级跃迁到高能级，使电子云发生变化，从而激活水分子，使水分子同管壁间电位差减小或消失。防垢效果靠有激发电子的水分子，即活化水分子。

按照低电压、微电流的原理制造出了电子水处理器的系列化产品。处理最小水量1～3m³/h，其功率<15W；处理最大水量2000m³/h，其功率不超过200W。国内所有生产厂家都是按照这一原理和电器参数来制作产品的，同时把能耗小作为电子水处理器的优点之一。

把电子水处理器的工作原理定格在“弱电场”、把电子跃迁产生的水和管壁间电位差的消失作为防垢原理的论点，影响了电子水处理的水处理效果。

二、受缚于泵后安装理论

泵后安装论认为高速转动的泵叶会还原已跃迁的电子、破坏水偶极子包围Ca²⁺等离子的排列，影响“活化水”的有效时间和传导的有效距离。因此，安装位置要选择在水泵后面靠近被保护的设备。泵后安装论没有取得实验的支持，可能是推想的结果。有人认为安装在泵后、靠近被保护的设备会对防垢、除垢有好处。泵后安装论把人的思维捆在了泵后的管道上而不敢跨越到水泵前面去，形成了管道安装工艺。国内外所有的电子、高频、静电等水处理器都是安装在靠近设备的输水管道上。

管道安装工艺虽然具有如下优点：①能确保管道水全部流经处理器得到处理；②能确保处理器通过法兰螺栓同管路系统完好地接地；③处理器可安装在厂房里面，有一个干燥、卫生的环境条件，有利于处理器的运行。

但是也具有较多的缺点：

①电流腐蚀：电流腐蚀是电子水处理器的一种电化效应，安装在管道上对管道和设备都会产生电流腐蚀，无法消除。因此，电子水处理器无法靠提高电流来提高水处理效果，这可能是电子水处理器的致命缺点。

②不可能从水中取出结垢离子，只能靠单一的电场效应来处理水中离子，期望出现水处理效果。

③必须停产安装：在停止水循环的条件下，切割管道、焊接法兰和连接管道。

④无法调节出最佳工作电流：电流是恒定值，难以根据不同水质进行调整来保证水处理效果，管理人员心中无底。

⑤需要厂房、占地面积大，安装维护的工作量大。

发明内容

本实用新型的任务是提供一种用于循环水水质稳定的电化学水处理装置的电子柱结构，它克服了上述现有技术的缺点，使电压电流可控，能从水中取出结垢离子，能够产生活化水分子，具有防垢、除垢、杀菌、灭藻功能，从而达到循环水水质稳定的目的。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种用于循环水水质稳定的电化学水处理装置的电子柱结构，安置在循环水系统冷水池中，冷水池的上部连通冷却塔，冷水池的下部连通至废水处理站，其特征在于：所述电子柱结构包括电子柱柱体和控制箱；

所述电子柱柱体的下部为圆柱形钢制集泥斗，柱体的上部设有阴极外柱，与电源负极相连，在阴极外柱的内部设有阳极内柱，与电源正极相连；

所述控制箱通过管线连接在电子柱的外部。

所述电子柱的阴极外柱为钛合金阴极极板，与钢制集泥斗焊接。

所述电子柱的阳极内柱为圆柱形镀钛阳极。

本实用新型的用于循环水水质稳定的电化学水处理装置的电子柱结构具有如下具体的特点和应用效果：

1、电子柱柱体安装在循环水系统冷水池中，安装时不影响生产，不需要阀门、法兰、弯头、管道和密封件等，节省费用，不与管道连接，不产生电流腐蚀，产品的恒流结构能延长电场对水的作用时间，能观察并根据处理阴、阳极板释放H₂和O₂的量的程度确定有效工作电流。处理装置不需要厂房，不占地面，不要旁路。

2、水处理装置能把水中成垢离子和其他盐类离子取出，能控制浓缩倍数增长，从而大量减少补充水量，具有降低水的硬度、除盐、缓蚀、节水等特点。

3、水处理装置能够完全取代化学药剂对循环水进行处理，无环境污染，一并达到由多种化学药剂才能达到的技术指标，同化学法相比，还能达到除盐率>50%、水的浓缩倍数<2、节水率>50%、节电率>60%的新技术指标。

4、能方便地调整装置数量，从而确保水处理效果的出现和长期稳定的运行。

5、水处理装置的材料是不锈钢、钛合金，因此能耐腐蚀、耐高温，运行寿命在10年以上。

6、水处理装置的投资回收期为一年，运行成本极低，一台水处理装置的电耗小于600W/h，无须例行监管，一年维护2～3次，维护一台需时1小时，经济效益显著。

附图说明

图1是本实用新型的一种用于循环水水质稳定的电化学水处理装置的电子柱结构的示意图。

图2是图1电子柱应用于电化学水处理装置的示意图。

附图标记：

1为电子柱，2为钢制集泥斗，3为阴极外柱，4为阳极内柱，5为冷却塔，6为冷水池，7为电化学水处理装置，8为控制箱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作详细说明。

参看图1，本实用新型的一种用于循环水水质稳定的电化学水处理装置7的电子柱结构主要由电子柱1和控制箱8组成。

电子柱1设有柱体，柱体的下部为圆柱形钢制集泥斗2，可定期通过钢制集泥斗2下部的门清理桶内淤泥；柱体的上部设有阴极外柱3，与电源负极相连；在阴极外柱3的内部设有阳极内柱4，与电源正极相连。

电子柱1的阴极外柱3为钛合金阴极极板，与钢制集泥斗2焊接。电子柱1的阳极内柱4为圆柱形镀钛阳极。

控制箱8通过管线连接在电子柱1的外部。

参看图2，将本实用新型的电化学水处理装置7的电子柱安置在循环水系统冷水池6中，冷水池6的上部连通冷却塔5，冷水池6的下部连通至废水处理站。

安装电子柱1时，将柱体安装在循环水系统冷水池2中，电子柱1可以多台并联，安装时不影响生产，不需要增加阀门、法兰、弯头、管道和密封件等，节省了安装费用，也不与管道连接，不产生电流腐蚀，产品的恒流结构能延长电场对水的作用时间，能观察并根据处理阴、阳极板释放H₂和O₂的量的程度确定有效工作电流。另外，电化学水处理装置7不需要厂房，不占地面，也不设置旁路。

从下表某冷轧厂除湿系统冷却水一个月内的运行数据，可以看到经过24天，电导率较初始值降低了32% 。

下面再介绍一下电化学水处理装置的工作原理。

一、电解原理：

在直流电作用下，正、负极板间水溶液中的正、负离子向极性相反的极板迁移，发生电子得失（放电）反应。

1、阴极还原反应：阳离子（如H⁺、Ca²⁺、Mg²⁺）由于静电引力，向阴极板迁移，阴极与水界面发生如下电化学反应：

2H₂O + 2e→2OH^- + H₂

反应产生OH^-，阴极界面PH升高CO₃ ^2- 增多，发生如下反应：

OH^-+ HCO₃ ^-→H₂O+CO₃ ^2-

Mg^2+ + 2OH^-→Mg(OH)₂

Ca^2+ + CO₃ ^2-→CaCO₃

在阴极产生氢气泡，气泡上升时将悬浮物带到水面，起到凝聚气浮净化水的作用，同时取出水中的Ca²⁺、Mg²⁺离子，出现降低总硬度、控制浓缩倍数增长、减缓腐蚀、净水和节水功能。

阳极氧化反应：阴离子（OH-）向阳极板迁移，失去电子放电，发生如下化学反应，生成H₂O和[O]

4OH^- -4e→2H₂O + [O]

H₂O→·OH + H⁺+ e

同时，在电化学反应中，电极表面还会产生一系列中间产物，已检测到的有·OH、H₂O₂、O₃、OCl^-等，它们具有极强的氧化性，可破坏细胞膜并渗透到细胞内破坏有机物的链状结构，从而使微生物死亡。另外，微生物一般在水中带负电荷, 因而会向阳极迁移、聚集而造成生物放电直接致死。

实验证实，阳极氧化产生的这些物质能降解去除水中的有机物，破坏垢分子的电子结合力，改变其晶体结构，使坚硬垢变为疏松软垢，使积垢逐渐剥落，起到除垢作用。

在阳极产生氧气泡，气泡上升时将悬浮物带到水面，同样起到凝聚气浮净化水的作用。

Fe²⁺+2OH^-→Fe(OH)₂，Fe(OH)₂进一步被氧化成Fe₂O₃·nH₂O(红锈)，Fe₂O₃·nH₂O再与电子发生反应生成Fe₃O₄(磁铁矿)，Fe₃O₄可隔开钢管壁和水，起到防腐作用。

二、极性水分子理论：

链状极性水分子被电场力撕裂成单个水分子，包围水中正(如Ca²⁺)负(如CO₃ ^2-)离子，如包围Ca²⁺使其不能附壁，显现防垢功能。电场强，单个水分子就多，防垢功能就强。极性水分子也可以附着在CaCO₃等盐类微晶上，使正负离子难以结合，使微晶难以附壁，起到防垢作用。

同时，在直流电场的作用下，CaCO₃垢从有规则的、成片延伸的、以方解石为主要形态的硬垢变成无规则的、以文石为主形态的输送的颗粒堆积的软垢。

在水处理装置内有阴极还原反应“取走”部分成垢离子，在水处理装置外有单个水分子络合水合离子，就出现了整个系统的防垢效果。

本电化学水处理装置浸没在循环水系统冷水池中，运行一段时间后被取出的盐分附着在极板上，可将水处理装置吊装出水池，通过敲打或者高压水枪可将垢从极板上冲下，然后再浸入水池使用。清理周期随水质而定，一般为3～6个月。

本实用新型的电化学水处理装置的电子柱的应用数据如下：

Figure 2010205505917100002DEST_PATH_IMAGE002

综上可知，应用本实用新型的用于循环水水质稳定的电化学水处理装置的电子柱结构，使电压电流可控，可从水中取出结垢离子，能够产生活化水分子，具有防垢、除垢、杀菌、灭藻功能，从而实现循环水水质稳定。

当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对上述实施例的变化、变型等都将落在本实用新型权利要求的范围内。

Claims

1.一种用于循环水水质稳定的电化学水处理装置的电子柱结构，安置在循环水系统冷水池中，冷水池的上部连通冷却塔，冷水池的下部连通至废水处理站，其特征在于：所述电子柱结构包括电子柱柱体和控制箱；

所述控制箱通过管线连接在电子柱的外部。

2.根据权利要求1所述的用于循环水水质稳定的电化学水处理装置的电子柱结构，其特征在于：所述电子柱的阴极外柱为钛合金阴极极板，与钢制集泥斗焊接。

3.根据权利要求1所述的冷却循环水电化学水质稳定处理系统，其特征在于：所述电子柱的阳极内柱为圆柱形镀钛阳极。