CN212655526U - 一种电化学水处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电化学水处理设备，其包括电极板以及电源，所述电极板包括间错设置在箱体内部的阴极板及阳极板；其包括多组电源及多组与所述电源一一对应的电极板，每组所述电源为与之对应的一组电极板供电，且每组所述电源能够独立工作；每组电极板包含至少一块阴极板及至少一块阳极板，每组所述电源的输出负极与对应电极板组的阴极板相连，输出正极则与对应电极板组的阳极板相连。本实用新型的水处理设备可以通过增、减所投入工作的电源数量来调节参与电化学反应的阴极板及阳极板的数量，从而能够动态调节水处理设备整体的水处理量及水处理能力、提高设备对于循环水系统水质及水量的适应力。

Description

一种电化学水处理设备

技术领域

本实用新型涉及电化学水处理技术领域，尤其涉及一种电化学水处理设备。

背景技术

目前，国内对于工业循环水处理系统，普遍使用投加水质稳定药剂来提高循环水系统的浓缩倍数，从而减少新水补充水量和排污处理。传统的水质稳定药剂主要包括：缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等，用于控制循环水系统中管道及设备的结垢和腐蚀，除了每年用于水质处理的药剂费用昂贵和运行成本高之外，还存在着以下问题：(1)化学药剂使用量较大，其运输和储存过程中会污染环境；(2)药剂本身会在循环水系统中形成悬浮物和沉淀，污染循环水水质；(3)投加药剂后会引起循环水系统电导率的升高，加速系统排污；(4)排污水由于含有水处理药剂，随着工业污水的排放会对环境产生二次污染。

为了使上述问题得到解决和改善，国内外研究人员提出并完善了一种“高级氧化技术”方法以用于循环冷却水的处理，这种方法通过综合利用光、声、电、磁或无毒试剂催化氧化技术进行有机污水的处理，得到了良好的效果。高级氧化技术法能够处理之前较难降解且对生物环境危害较大的有机污染物成分，从而成为当前污水处理研究和应用的前沿。而电化学水处理技术作为高级氧化技术的一种，由于其清洁、环境友好、用水量少等优点成为工业循环冷却水处理技术的一个很好的选择。

电化学水处理技术是指在外加电场的作用下，在特定的电化学水处理设备内，通过一系列设计的化学反应、电化学过程或物理过程，产生大量的自由基，进而利用自由基的强氧化性对废水中的污染物进行降解的技术过程，作为一种清洁的处理工艺，电化学技术与其他水处理技术相比，具有无法比拟的优点，是现在解决工业水处理领域使用化学药剂所带来的负面问题的重要方法。电化学循环水水质稳定处理技术的缓蚀、阻垢、杀菌灭藻效果好，应用这种技术的循环水不需要投加任何化学药剂，且强制排污水量少，不仅可以节约药剂费和补水费，而且有很好的节能减排和环境保护效果。

现有技术中使用的电化学水处理设备，为了实现水处理，由直流电源提供直流电，在阳极板接入正极，在阴极板接入负极，进行电化学反应，反应过程中阴极上产生大量OH^-，在OH^-参与下，在阴极表面上产生还原反应，合成CaCO₃(Ca²⁺+CO₃ ^2-＝CaCO₃↓)和Mg(OH)₂及其他难溶性物质，这些难溶性物质直接附着在阴极上，形成结垢层；阳极板表面则发生氧化反应，产生大量活性氧化物质，如OH^-、Cl^-及O₃、H₂O₂、Cl₂、HClO等物质进行杀菌、灭藻、除垢。

目前现有的电化学水处理设备具有固定组数的阴极板及阳极板，由一组单一电源为设备内所有的阴极板及阳极板供电，采用水处理设备进行水处理时，将电源接通后所有的阴极板及阳极板均参与电化学反应，因此设备的水处理能力和水处理量是固定不变、不可调的，由此导致电化学水处理设备对于循环水系统的水质及水量适应力差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电化学水处理设备，以解决目前现有电化学水处理设备水处理能力固定、不能动态调节水处理能力的技术问题。

本实用新型所解决的技术问题可以采取以下方案来实现：一种电化学水处理设备，所述电化学水处理设备包括电极板以及电源，所述电极板包括间错设置在箱体内部的阴极板及阳极板；其特征在于：所述电化学水处理设备包括多组所述电源及多组与所述电源一一对应的电极板，每组所述电源为与之对应的一组电极板供电，且每组所述电源能够独立工作；每组电极板包含至少一块阴极板及至少一块阳极板，每组所述电源的输出负极与对应电极板组的阴极板相连，输出正极则与对应电极板组的阳极板相连。

作为优选：所述电化学水处理设备还包括控制装置，所述控制装置包括用于检测经处理后的水体水质的水质参数检测机构。

作为优选：所述控制装置还包括控制器，所述水质参数检测机构的输出端与所述控制器的输入端相连。

作为优选：所述水质参数检测机构包括用于检测水体电导率的电导率检测仪、用于检测水体pH值的pH值检测仪、用于检测水体钙离子浓度的钙离子检测仪、用于检测水体氯离子浓度的氯离子检测仪、用于检测水体碱度的碱度检测仪、用于检测水体铁离子浓度的总铁检测仪、用于检测水体硫酸根浓度的硫酸根检测仪、用于检测水体铜离子浓度的铜离子检测仪、用于检测水体磷含量的总磷检测仪、用于检测水体化学总耗氧量的COD检测仪、用于检测水体氨氮含量的氨氮检测仪中的一种或多种。

作为优选：各组所述电源均与所述控制器的输出端相连。

作为优选：所述电化学水处理设备还包括除垢机构，所述除垢机构包括电机、减速机、刮刀，所述电机能够通过所述减速机驱动所述刮刀运动，所述刮刀在运动时能够将附着在所述阴极板表面上的结垢刮除。

作为优选：所述控制器的输出端与所述除垢机构的电机相连。

作为优选：所述电化学水处理设备还包括脱垢装置，所述脱垢装置包括压滤机、输垢泵，所述输垢泵与所述箱体相连，所述压滤机与所述输垢泵相连，所述输垢泵能够将被刮离所述阴极板的水垢输送到所述压滤机中进行脱水。

作为优选：所述控制器与所述输垢泵相连。

本实用新型的电化学水处理设备具有多组电源及多组电极板，每组电源对应一组电极板且能够为所对应的电极板独立供电，即每组电源均可独立工作。因此本实用新型的水处理设备可以通过增、减所投入工作的电源数量来调节电化学水处理过程中参与电化学反应的阴极板及阳极板的数量，从而能够动态调节水处理设备整体的水处理量及水处理能力。投入工作的电源数量越多、参与反应的极板数量越多，则设备的处理能力越大；投入工作的电源数量越少、参与反应的极板数量越少，则设备的处理能力越小。因此本实用新型的电化学水处理设备的水处理量、水处理能力可调，从而提高了设备对于循环水系统水质及水量的适应能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。

图1是本实用新型实施例一电化学水处理设备的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一电化学水处理设备的剖视结构示意图；

图3是本实用新型实施例一电化学水处理设备的主视剖视图；

图4是本实用新型实施例一电化学水处理设备的俯视图；

图5是本实用新型实施例一电化学水处理设备的侧视剖视图；

图6是本实用新型实施例一电化学水处理设备控制装置的控制结构框图；

主要标件与标号：

箱体：11；阴极板：121；阳极板：122；进水管：131；通水孔：1311；出水管：132；除垢机构：14；电机：141；刮刀：142；转轴：143；积垢斗：15；气泵：151；排垢管：16；三相分离器：17；

脱垢装置：2；压滤机：21；输垢泵：22；储气罐：23；

电源：3；

控制装置：4；水质参数检测机构：41；电导率检测仪：411；pH值检测仪：412；钙离子检测仪：413；氯离子检测仪：414；控制器：42；控制柜：43；

外箱体：5；电化学水处理室：51；垢处理室：52；电控室：53。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚地展示，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

图1至图5是本实施例电化学水处理设备的结构示意图，如图1-5所示，所述电化学水处理设备包括电极板以及为所述电极板供电的电源3，所述电极板包括间错且竖直设置在箱体11内部的阴极板121及阳极板122；箱体11上设置有与所述箱体11连通的进水管131及出水管132，待处理水体从进水管131的通水孔1311进入箱体11内部经过电化学水处理后从出水管132排出箱体11外。

所述电化学水处理设备包括多组所述电源3，设置多组所述电极板，且多组所述电极板与所述电源3一一对应，每组所述电源3为与之对应的一组电极板供电，且每组所述电源3能够独立工作，即每组所述电源3能够为所对应的电极板独立供电；每组电极板包含至少一块阴极板121及至少一块阳极板122，每组所述电源3的输出负极与对应电极板组的阴极板121相连，输出正极则与对应电极板组的阳极板122相连。

作为优选，所述电化学水处理设备还包括如图6所示的控制装置4，所述控制装置4包括用于检测经处理后的水体水质的水质参数检测机构41，水质参数检测机构41的数据采集单元置于箱体的出水口处或者循环水系统水体内。所述控制装置4还包括控制器42及用于安装所述控制器42的控制柜43，所述水质参数检测机构41的输出端与所述控制器42的输入端相连，水质参数检测机构41能够将检测得到的水质结果数据传输至所述控制器42，控制器42根据接收到的水质参数结果数据对设备进行运行控制。

本实施例中所述水质参数检测机构41包括用于检测水体电导率的电导率检测仪411、用于检测水体pH值的pH值检测仪412、用于检测水体钙离子浓度的钙离子检测仪413及用于检测水体氯离子浓度的氯离子检测仪414，电导率检测仪411、pH值检测仪412、钙离子检测仪413及氯离子检测仪414分别与所述控制器42相连，并能够将检测到的水体电导率、pH值、钙离子浓度、氯离子浓度传输至所述控制器42。控制器42可采用PLC控制器或者PC控制器。

作为优选，所述水质参数检测机构41还包括用于检测水体碱度的碱度检测仪、用于检测水体铁离子浓度的总铁检测仪、用于检测水体硫酸根浓度的硫酸根检测仪、用于检测水体铜离子浓度的铜离子检测仪、用于检测水体磷含量的总磷检测仪、用于检测水体化学总耗氧量的COD检测仪、用于检测水体氨氮含量的氨氮检测仪，碱度检测仪、总铁检测仪、硫酸根检测仪、铜离子检测仪、总磷检测仪、COD检测仪、氨氮检测仪分别与所述控制器42相连，并能够将检测到的水体碱度、铁离子浓度、硫酸根浓度、铜离子浓度、磷含量、化学总耗氧量、氨氮含量传输至所述控制器42。

各组所述电源3均与所述控制器42的输出端相连，控制器42根据接收到的水质检测结果自动控制投入工作的电源的组数。例如当钙离子检测仪413所检测的数据超过设定值时需要加大设备的运行和处理能力，此时控制器42控制更多组数的电源投入工作为各自对应的电极板供电，从而使更多组数的电极板参与电化学反应。

所述电化学水处理设备还包括除垢机构14，所述除垢机构14包括电机141、减速机、刮刀142，所述电机141的输出端与所述减速机的输入端传动连接，所述电机141能够通过所述减速机驱动所述刮刀142运动，所述刮刀142在运动时能够将附着在所述阴极板121表面上的结垢刮除。所述控制器42的输出端与所述除垢机构14的电机141相连。

作为优选，所述除垢机构14还包括转轴143，在所述阴极板121、阳极板122的中心位置开设通孔，所述转轴143穿设于所述通孔中，所述转轴143、阴极板121、阳极板122相互之间不接触或通过阴极绝缘护套或阳极绝缘护套进行绝缘。所述转轴41的两端设置有轴承，所述转轴143的两端分别通过所述轴承支撑在所述箱体11的两端壁上。

所述减速机的输出端与所述转轴143的一端传动连接，所述电机141能够通过所述减速机驱动所述转轴143以自身轴线为旋转轴转动，所述刮刀142固定在所述转轴143上，各个所述阴极板2的两侧均设置有所述刮刀142，且所述刮刀142的刀刃朝向所述阴极板121的表面，所述刮刀142随所述转轴143转动时能够将与之对应的所述阴极板2表面上的结垢刮除。本实施例的除垢机构14在工作时，转轴142由电机141通过减速机驱动其进行转动，带动刮刀142旋转，刮刀142将阴极板121的左右表面上的结垢刮除。

控制器42则可以实现设备除垢机构14除垢的自动控制，例如当电化学水处理设备工作时间达到设定值，控制器42启动电机141以对设备阴极板上的结垢进行刮除，从而达到自动除垢的目的。或者当水质参数检测机构检测到水质超标后，由控制器42控制除垢机构的电机启动，以清除阴极板上的结垢。

所述电化学水处理设备还包括多个供被刮除的水垢沉积的积垢斗15，积垢斗15安装在箱体11的内部下方。所述电化学水处理设备还包括与所述积垢斗15连通的排垢管16，排垢管16位于箱体11内部并设置在所述积垢斗15的下方，排垢管16的一端从箱体11穿出，沉积到所述积垢斗15中的水垢能够通过所述排垢管16排出所述箱体11。

作为优选，所述电化学水处理设备还包括安装在所述积垢斗15上的气泵151，所述气泵151能够向沉积到所述积垢斗15中的水垢输送压力气体。沉积到积垢斗15中的水垢易在箱体内水压的作用下被压附在积垢斗的斗壁及排垢口处从而将积垢斗的排垢口堵塞，影响积垢斗内水垢的排出。通过气泵151向水垢输送压力气体可以使水垢从斗壁及排垢口处松脱，从而有效的防止积垢斗被沉积的水垢堵塞、便于水垢从积垢斗顺利进入排垢管而排出箱体11。

作为优选，所述电化学水处理设备还包括脱垢装置2，所述脱垢装置2包括压滤机21、输垢泵22，所述输垢泵22通过管道与所述箱体11相连通，所述压滤机21则通过管道与所述输垢泵22相连，所述输垢泵22能够将被刮离所述阴极板121并沉积到所述积垢斗中的水垢通过排垢管16输送到所述压滤机21中进行脱水。所述控制器42的输出端与所述输垢泵22相连。

控制器42能够实现设备排垢及脱垢的自动控制，例如当电化学水处理设备工作时间达到设定值时，控制器42启动输垢泵22将沉积到积垢斗中的水垢通过排垢管先排出箱体11，之后输送到压滤机21中进行处理。或者当水质参数检测机构检测到水质超标后，由控制器42控制输垢泵22启动以对刮除的水垢进行排放及脱水处理。

作为优选，所述电化学水处理设备还包括设置在所述箱体11内部位于电极板上方的三相分离器17，水流流经电极板后继续上升经过所述三相分离器17，通过控制进水的流速流量，所述三相分离器17能够将上升水流中的固态杂质及反应时生成的气体进行分离，被分离出来的固态杂质向所述箱体11下部的积垢斗内沉积，被分离出来的气体被排至所述箱体11外。通过三相分离器17将箱体内的水进行气液固分离，水经过三相分离器17后继续向上运行，之后从出水管132中流出。反应过程中产生的废气经过三相分离器17分离出来，再排出箱体，以减少气体对水处理设备出水效果的影响。同时，三相分离器17还可以将未沉淀到积垢斗中的水垢以及未被电化学反应完全脱除的固态成垢物质、固态腐蚀物等物质截留在箱体内，以进一步保证水处理设备的水处理效果。

作为优选，所述三相分离器17由非金属耐腐蚀材料或金属外附耐腐蚀材料制成，所述三相分离器分二至三层叠加排放。

作为优选，所述脱垢装置2还包括与所述压滤机21连接的储气罐23，所述储气罐23为所述压滤机21提供气源。

作为优选，设备具有外箱体5，外箱体5内部被分为电化学水处理室51、垢处理室52及电控室53，箱体11安装在所述电化学水处理室51中，脱垢装置2安装在所述垢处理室52中，控制柜43及电源3则安装在所述电控室53中。设置外箱体5方便对设备的不同构件进行分隔、便于设备的维护，且方便对电化学水处理设备进行整体的吊装及运输。

本实施例电化学水处理设备在工作时，循环水系统中待处理水经与设备相匹配的水泵(水泵可以为管道泵或潜水泵)提升从下部进入箱体内；循环水在箱体中经电化学反应去除水体中的成垢物质和一定量的腐蚀因子，以上升流形式流经三相分离器，上升水流中带来的固态杂质及反应时生成的气体通过三相分离器进行沉降分离；经过沉降的水通过箱体的出水管重新进入循环水系统；在经过一定时间的电化学反应形成的固态水垢附着于阴极板上，通过除垢机构将结垢从阴极上刮下，下沉至积垢斗；沉降至积垢斗的水垢由输垢泵经管路排至压滤机进行脱水，压滤机将水垢脱水至含水量不高于85％的固态物排出，经压滤出的水重新排入循环水系统。

实施例二

本实施例与实施例一的区别仅在于电化学反应设备为立式电化学反应设备，其阴极板121、阳极板122间错且水平设置于箱体11内。相应的所述除垢机构14的转轴143竖直设置在箱体11中，转轴143的两端分别通过轴承支撑在所述箱体11的上端及下端。除垢机构14在工作时，转轴143由电机141通过减速机驱动其进行转动，带动刮刀142旋转，刮刀142将阴极板121上下表面上的结垢刮除，从而实现在阴极板2两面自动刮垢。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种电化学水处理设备，所述电化学水处理设备包括电极板以及电源(3)，所述电极板包括间错设置在箱体(11)内部的阴极板(121)及阳极板(122)；

其特征在于：所述电化学水处理设备包括多组所述电源(3)及多组与所述电源(3)一一对应的电极板，每组所述电源(3)为与之对应的一组电极板供电，且每组所述电源(3)能够独立工作；每组电极板包含至少一块阴极板(121)及至少一块阳极板(122)，每组所述电源(3)的输出负极与对应电极板组的阴极板(121)相连，输出正极则与对应电极板组的阳极板(122)相连。

2.根据权利要求1所述的电化学水处理设备，其特征在于：所述电化学水处理设备还包括控制装置(4)，所述控制装置(4)包括用于检测经处理后的水体水质的水质参数检测机构(41)。

3.根据权利要求2所述的电化学水处理设备，其特征在于：所述控制装置(4)还包括控制器(42)，所述水质参数检测机构(41)的输出端与所述控制器(42)的输入端相连。

4.根据权利要求2所述的电化学水处理设备，其特征在于：所述水质参数检测机构(41)包括用于检测水体电导率的电导率检测仪(411)、用于检测水体pH值的pH值检测仪(412)、用于检测水体钙离子浓度的钙离子检测仪(413)、用于检测水体氯离子浓度的氯离子检测仪(414)、用于检测水体碱度的碱度检测仪、用于检测水体铁离子浓度的总铁检测仪、用于检测水体硫酸根浓度的硫酸根检测仪、用于检测水体铜离子浓度的铜离子检测仪、用于检测水体磷含量的总磷检测仪、用于检测水体化学总耗氧量的COD检测仪、用于检测水体氨氮含量的氨氮检测仪中的一种或多种。

5.根据权利要求3所述的电化学水处理设备，其特征在于：各组所述电源(3)均与所述控制器(42)的输出端相连。

6.根据权利要求3所述的电化学水处理设备，其特征在于：所述电化学水处理设备还包括除垢机构(14)，所述除垢机构(14)包括电机(141)、减速机、刮刀(142)，所述电机(141)能够通过所述减速机驱动所述刮刀(142)运动，所述刮刀(142)在运动时能够将附着在所述阴极板(121)表面上的结垢刮除。

7.根据权利要求6所述的电化学水处理设备，其特征在于：所述控制器(42)的输出端与所述除垢机构(14)的电机(141)相连。

8.根据权利要求6所述的电化学水处理设备，其特征在于：所述电化学水处理设备还包括脱垢装置(2)，所述脱垢装置(2)包括压滤机(21)、输垢泵(22)，所述输垢泵(22)与所述箱体(11)相连，所述压滤机(21)与所述输垢泵(22)相连，所述输垢泵(22)能够将被刮离所述阴极板(121)的水垢输送到所述压滤机(21)中进行脱水。

9.根据权利要求8所述的电化学水处理设备，其特征在于：所述控制器(42)与所述输垢泵(22)相连。

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