CN205710043U - 电解氯化钠的消毒装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种电解氯化钠的消毒装置，包括：软化水系统，用于去除自来水中的重金属离子得到软化水；氯化钠储罐，储存有氯化钠溶质，所述软化水可被注入到所述氯化钠储罐中得到饱和氯化钠溶液；配比系统，用于将所述软化水和所述饱和氯化钠溶液按比例调配后输送至电解槽；电解槽，用于对经过调配的氯化钠溶液进行电解最终产生次氯酸钠溶液；次氯酸钠储液罐，用于储存所述次氯酸钠溶液；投加系统，根据计算数据将定量的次氯酸钠溶液通过所述出液口投加到待处理的水源中；控制系统，用于控制各个部分之间的协调运作。
Description
技术领域
本实用新型属于环保水处理技术领域，适用于污水、饮用水消毒处理，涉及电化学、化学反应方法等。
背景技术
目前水处理技术中，常用的消毒方法包括向待处理的污水中加氯、加二氧化氯和紫外线消毒等。
(1)加氯法主要是投加液氯或氯化合物。投加液氯是迄今为止最常用的方法，其特点是成本低、工艺成熟、效果稳定可靠。由于加氯法一般要求不少于30min的接触时间，需要的接触池容积较大；氯气是剧毒危险品，存储氯气的钢瓶属高压容器，有潜在威胁，需要按照安全规定兴建氯库和加氯间；液氯消毒过程中将生成有害的有机氯化物，因此实际上通过加氯法对污水消毒往往只是应急措施，仅当季节性或疫病流行时使用。
(2)二氧化氯消毒方法处理效果稳定，设备投资少，对环境影响较液氯小。但是占地面积大，有防爆要求，只有在pH>7的环境下才比较有效，可产生氯化芳香族化合物、氯酸盐、亚氯酸盐等，而且有机污染重且对副产物有一定的要求。
(3)紫外线是近十多年来发展得最快的一种消毒方法。在一些国家，紫外线有逐步取代加氯消毒、成为污水处理厂主要消毒方式的趋势。紫外线消毒的主要优点是灭菌效率高，作用时间短，危险性小，无二次污染等。其消毒在消毒渠内完成，不需建造较大的接触池，因此占地面积和土建费用大大减少。但其缺点是设备投资高，灯管寿命短，运行费用高，管理维修麻烦，抗悬浮固体干扰的能力差，对水中SS浓度和色度有严格要求，同时对一些色度较高的医药废水和印染废水消毒效果较差。
投加次氯酸钠也是一种有效的污水消毒方法。目前工业上有用此法自备次氯酸钠的工艺，但工艺链过长设备过于庞大，不能进行小型化、产业化应用。迄今为止，污水处理现场自备次氯酸钠液体投加消毒的小型发生装置尚未出现。
发明内容
本实用新型的目的是为了寻找一种对水处理消毒更加有效、安全、稳定的消毒处理设备，避免目前水处理消毒领域内产生的副产物对环境造成影响。同时解决目前的消毒处理设备体积较大、操作过程中有危险性，并且运行成本较高的问题。
为达上述目的，本实用新型提出了一种电解氯化钠的消毒装置，用于通过氯化钠制备氯酸钠溶液来对水质进行消毒，所述消毒装置包括：
软化水系统，包括进水口和软水器，所述进水口用于和自来水相连，所述软水器用于去除自来水中的重金属离子得到软化水；
氯化钠储罐，储存有氯化钠溶质，所述软化水可被注入到所述氯化钠储罐中得到饱和氯化钠溶液；
配比系统，与所述软化水系统和所述氯化钠储罐相连，用于将所述软化水和所述饱和氯化钠溶液按比例调配后输送至电解槽；
电解槽，与所述软化水系统和所述配比系统相连，用于对经过调配的氯化钠溶液进行电解最终产生次氯酸钠溶液；
次氯酸钠储液罐，与所述电解槽相连，用于储存所述次氯酸钠溶液；
投加系统，与所述次氯酸钠储液罐相连，包括投加计量泵和出液口，所述投加计量泵根据计算数据将定量的次氯酸钠溶液通过所述出液口投加到待处理的水源中；
控制系统，与所述软化水系统、所述氯化钠储罐、所述配比系统、所述电解槽、所述次氯酸钠储液罐及所述控制系统电性相连，用于控制各个部分之间的协调运作。
根据本实用新型提出的消毒装置，所述电解槽用钛网作为阳极，用碳钢作为阴极，所述电解槽的内部包括内室和外室，所述内室由阳极板和两侧的中性电极组成，用于将氯化钠电解成包含次氯酸钠的多种强氧化剂；所述外室的两侧由隔膜组成，将在所述内室中生成的钠离子定向迁移转化为氢气和碱性溶液。
根据本实用新型提出的消毒装置，所述电解槽内设置有温度传感器，当温度过高时，所述控制系统启动所述软化水系统，将所述软化水注入到所述电解槽中降温。
根据本实用新型提出的消毒装置，所述电解槽内还设置有氢气检测探头，当检测到氢气含量超标时，所述控制系统启动报警装置进行报警，同时启动风机进行氢气的强制排放。
根据本实用新型提出的消毒装置，所述氯化钠储罐和所述次氯酸钠储液罐中分别设置有用于监测液位信息的液位传感器。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
①提供了新型耐腐蚀电极。该电极膜在使用过程中，清洗方便和维护，寿命长﹑性能稳定﹑电阻低，使产氯酸钠达到最佳，降低电耗﹑盐耗，运行成本降低。
②采用先进的泵循环系统，软化水系统，保持电解溶液组份始终处于动态平衡状态，保证设备运行稳定，确保设备的使用效果。
③先进的工业设计理念，使设备管路系统精炼、设备可操作性强，使用方便。合理的选材，使设备的耐腐蚀性提高、寿命延长。
④自动生产根据储罐调节，采用PLC可编程控制可扩容，8—32个不连续的输入/输出通道，4-16个模拟信号输入和2—8个模拟信号输出，可根据需要设置。
⑤采用独特的换热系统及设备过温保护系统，确保换热效果保持最佳。避免了设备在电解过程中，因产热而使设备内温度超过80℃，造成电解膜变性，孔径变大通透性增加，同时，避免了造成设备所用UPVC材料强度下降使设备变形的问题。
⑥针对电解法设备的特点自行设计了自动化控制系统，消毒剂发生器采用的专用阴极、阳极，电化学效率高，使用寿命长。同时，实现了该设备的全自动化操作；并可远程计算机操作或与在线流量计和余氯仪实现自动闭循环控制。
附图说明
图1为本实用新型中制备次氯酸钠溶液的工艺流程图；
图2是本实用新型的消毒装置的立体结构图；
图3为图1的俯视图；
图4为图1的左视图；
图5为图1的正视图。
附图标记说明：10-控制面板；20-控制柜；30-电解槽；40-软化水系统；41-进水口；42-软水器；50-配比系统；60-次氯酸钠储液罐；70-氯化钠储罐；80-投加系统。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
1、电解氯化钠的消毒装置的工作原理
电解饱和食盐水是用涂有钛、钌等氧化物的钛网作阳极，用碳钢网作阴极。在饱和盐水里氯化钠完全电离，水分子是微弱电离的，因而存在着Na+、H+、Cl-、OH-四种离子，当接通直流电源后，带负电的OH-和Cl-移向阳极，带正电的Na+和H+移向阴极，在这样的电解条件下，在阳极，Cl-比OH-容易失去电子被氧化成氯原子，氯原子两两结合成氯分子，放出氯气：
2Cl--2e＝Cl2↑(氧化反应)
在阴极，H+比Na+容易得到电子，因而H+不断从阴极获得电子被还原为氢原子，氢原子两两结合成氢分子，从阴极放出氢气：
2H++2e＝H2↑(还原反应)
由于H+在阴极上不断得到电子而生成氢气放出，破坏了附近的水的电离平衡，水分子继续电离成H+和OH-，H+又不断得到电子，结果溶液里OH-的数目相对地增多了。附近形成了氢氧化钠的溶液，在电解饱和盐水的过程中，电解产物之间能够发生化学反应，如NaOH溶液和Cl2能反应生成NaClO。Cl2在强碱条件下发生反应：
3Cl2+6OH-＝＝ClO-+5Cl-+3H2O
反应产生的Cl-又会参与电解直至用尽。
电解饱和食盐水的总的化学方程式可以表示如下：
NaCl+H2O＝＝＝通电＝＝＝＝NaClO+H2↑
2、具体设备工作过程
把经过软化系统10得到的软化水加入到食盐储罐70中，工作过程就开始了。盐溶解后形成26.4％的盐水液(常温压下饱和食盐水)，通过把饱和食盐溶液从食盐储罐70中抽取出来，通过配比系统10(典型组成为配比泵)根据12份软化水和1份盐水溶液的比例进行稀释，按照这个比例就可以制出2.2％的盐水溶液，流经电解池。整流器把低压直流电流施加到电解池中，流经盐水溶液产生0.8％重量次氯酸钠，通常用有效氯表示。装置按照批量过程工作。当次氯酸钠储液罐60中的次氯酸钠溶液达到预启动设置点(低液位设置点)时，装置会自动重启补充供给到预设停止设置点(高液位设置点)，在这个设置点会停止设备保持待机状态，直到次氯酸钠溶液存储罐60的液位降低到启动设置点(低液位设置点)，设备再次工作。其中，上述低液位设置点和高液位设置点由控制面板10和控制柜20根据实际情况设定，并通过液位传感器获得具体的液位信息。
3、装置结构
请参阅图2至图4，分别为本实用新型的消毒装置的立体图、俯视图、左视图和正视图。如图所示，本实用新型主要包括控制面板10、控制柜20、电解槽30、软化水系统40、进水口41、软水器42、配比系统50、次氯酸钠储液罐60、氯化钠储罐70和投加系统80几大部分。
自来水通过进水口41进入本消毒装置中的软水器42，软水器42可以有效的去除水中的铁、钙、等重金属离子，减少电解产物和金属离子的反应，提高电解效率，保证电解产物的有效含量。软水器采用树脂吸附过滤，根据累计运行时间定期更换。
电解槽30包括内室和外室(图中未示)。内室(阳极室)由阳极板和两侧中性电极组成，将食盐电解成以次氯酸钠为主的多种强氧化剂；外室(阴极室)两侧由隔膜组成，内室食盐溶液通过阳极、中性电极电解，钠离子定向迁移外室转化为碱液和氢气。
电解过程中所需要的电流是通过交流电输入380V或220V，经变压器整流输出低压直流为电解提供动力。
控制柜20中的PLC(可编程逻辑控制器)确保装置的正确运行，监控报警点，槽液位，空气稀释情况(如有必要)，通风和其他安全防护装置。0.8％次氯酸钠溶液存储在存储槽中，可以容纳一天或者更多时间的制备产品输出。存储槽配有一个输出口连接到计量泵上，把次氯酸钠溶液注入到消毒装置中。控制面板10中设置有多个按钮或开关，供操作人员选择性使用。
本实施例中电解槽30包括两个，每个电解槽30内部还设有温度传感器，用来监测电解槽内部的温度。当温度过高超过设定值时设备停机保护，启动软化水冷却降温，待温度恢复后设备启动工作。另外氯化钠储罐70和次氯酸钠储液罐60内还设置有液位传感器，用于分别采集饱和食盐水的液位信息和次氯酸钠溶液的液位信息，通过设定高低液位，反馈到PLC，若液位过低设备信号反馈到PLC，控制面板10上的报警器蜂鸣报警，并给出人机界面提示，通过PLC的定时器记录设备运行时间，达到一定累计时间200小时，可以设定酸洗电解槽一次，同时可以监测电解时温度，如温度24小时内超过3次温度报警，启动冷却系统，人机界面提示进入电解槽清洗，清洗后保证电解效果。
4、电解产物消毒和目前工程使用消毒比较
消毒技术的比较
消毒剂性能比较
5、本实用新型的效益
本实用新型提供的电解氯化钠消毒装置利用食盐(NaCl)为原料，电解产生消毒剂，原料简单﹑易得、价格低且质量有保障。生产能力游离有效氯34千克/天游离的有效氯。饮用水消毒处理，达到国家饮用水标准(细菌总数<100个/ml，大肠菌群<3个/l)，可用于游泳池、娱乐水体及工业循环水体消毒处理。医院污水消毒处理，杀菌效率高，处理后达到国家有关医院污水病原体标准。可用于各类养殖厂环境及水体消毒，以及工业废水脱酚、脱氰及印染工业废水脱色处理；可用于造纸行业的纸浆漂白处理工艺及精细化工等；可适用于各种污水、中水处理过程中的消毒工序。参考数值如下：
原料：盐、57L水、直流电；
氯化钠储罐储罐：能根据需要提供一个星期的盐的存储量；
产生的次氯酸钠溶液：0.8％；
供水：自来水、温度：65℃
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种电解氯化钠的消毒装置，用于通过氯化钠制备氯酸钠溶液来对水质进行消毒，其特征在于，所述消毒装置包括：
软化水系统，包括进水口和软水器，所述进水口用于和自来水相连，所述软水器用于去除自来水中的重金属离子得到软化水；
氯化钠储罐，储存有氯化钠溶质，所述软化水可被注入到所述氯化钠储罐中得到饱和氯化钠溶液；
配比系统，与所述软化水系统和所述氯化钠储罐相连，用于将所述软化水和所述饱和氯化钠溶液按比例调配后输送至电解槽；
电解槽，与所述软化水系统和所述配比系统相连，用于对经过调配的氯化钠溶液进行电解最终产生次氯酸钠溶液；
次氯酸钠储液罐，与所述电解槽相连，用于储存所述次氯酸钠溶液；
投加系统，与所述次氯酸钠储液罐相连，包括投加计量泵和出液口，所述投加计量泵根据计算数据将定量的次氯酸钠溶液通过所述出液口投加到待处理的水源中；
控制系统，与所述软化水系统、所述氯化钠储罐、所述配比系统、所述电解槽、所述次氯酸钠储液罐及所述控制系统电性相连，用于控制各个部分之间的协调运作。
2.根据权利要求1所述的消毒装置，其特征在于，所述电解槽用钛网作为阳极，用碳钢作为阴极，所述电解槽的内部包括内室和外室，所述内室由阳极板和两侧的中性电极组成，用于将氯化钠电解成包含次氯酸钠的多种强氧化剂；所述外室的两侧由隔膜组成，将在所述内室中生成的钠离子定向迁移转化为氢气和碱性溶液。
3.根据权利要求2所述的消毒装置，其特征在于，所述电解槽内设置有温度传感器，当温度过高时，所述控制系统启动所述软化水系统，将所述软化水注入到所述电解槽中降温。
4.根据权利要求2所述的消毒装置，其特征在于，所述电解槽内还设置有氢气检测探头，当检测到氢气含量超标时，所述控制系统启动报警装置进行报警，同时启动风机进行氢气的强制排放。
5.根据权利要求1所述的消毒装置，其特征在于，所述氯化钠储罐和所述次氯酸钠储液罐中分别设置有用于监测液位信息的液位传感器。
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