CN215403261U

CN215403261U - 自动抑垢除垢电化学氧化系统

Info

Publication number: CN215403261U
Application number: CN202121918175.2U
Authority: CN
Inventors: 徐浩然; 冯向东; 鲁卫哲; 李松松; 陈彪; 余一凡
Original assignee: Zhejiang Energy Group Research Institute Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Energy Group Research Institute Co Ltd
Priority date: 2021-08-16
Filing date: 2021-08-16
Publication date: 2022-01-04
Anticipated expiration: 2031-08-16

Abstract

本实用新型涉及一种自动抑垢除垢电化学氧化系统，包括：设有废水池、进水泵、第一阀门、电化学氧化反应器、第二阀门；还设有电压反馈自动抑垢系统和电压反馈自动酸洗系统。本实用新型的有益效果是：能够提高废水中污染物的氧化处理效率；减少了误操作风险，降低了人力成本，提高了系统运维效果和运维效率；在确保低结垢速率的前提下，最大程度减少酸药剂的使用量，降低药剂成本的同时也具有显著的环境效益；本实用新型适用于不同领域、不同种类、不同水质废水的电化学氧化处理，能够应对长期连续处理过程中的水质波动变化；本实用新型采用的设备可靠、安全、易维护，可以作为新系统成套生产，也可在老系统基础上进行升级改造。

Description

自动抑垢除垢电化学氧化系统

技术领域

本实用新型属于环保水处理技术领域，尤其涉及一种通过电压反馈实现电极抑垢和除垢的电化学氧化系统。

背景技术

电化学氧化废水处理技术是指在电场作用下，电极表面发生电子转移反应生成氧化活性物质，使废水中有毒有害物质被氧化降解，实现氨氮及各类有机物污染物的降解去除。该技术具有能耗低、效率高、反应条件温和、设备简单、占地面积小、无需额外投加药剂等优点，被广泛应用于垃圾渗滤液、电厂废水、医药废水、市政污水、印染废水等重度污染废水的处理。

电化学氧化废水处理技术应用过程中，阴极极板表面产生大量OH^-，待处理废水溶液中Ca²⁺、Mg²⁺等多价阳离子在阴极极板附近的高pH区域极易发生结垢。附着于电极的Mg(OH)₂、CaCO₃等结垢将将引起反应器堵塞、电极腐蚀、电极电阻增大、电极表面涂层破坏、电化学氧化效率下降、额外能耗增加等问题，成为电化学氧化废水处理工艺应用过程中亟需解决的难题。

针对上述结垢问题，目前主流技术采用定期酸洗的方法来减轻电极结垢带来的危害。定期酸洗指的是根据运行经验或直接观察电极表面结垢情况，使用酸洗剂(通常为盐酸)除去已生成的钙镁垢，酸洗过程需要使用大量药剂，将中断电化学氧化系统的连续运行，并产生大量酸性废水。不仅如此，定期酸洗无法从根本上防止钙镁垢的持续生成，仅能够作为一种应急手段处理已产生的钙镁垢。相同pH进水由于硬度不同，在电化学氧化反应器内的结垢速率差异很大，难以通过一致手段抑制运行过程中的结垢速率。因此，有必要开发一种新型电化学氧化系统.

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种自动抑垢除垢电化学氧化系统。

这种自动抑垢除垢电化学氧化系统，设有废水池、进水泵、第一阀门、电化学氧化反应器、第二阀门；还设有电压反馈自动抑垢系统和电压反馈自动酸洗系统；电压反馈自动抑垢系统包括储酸罐、电磁计量泵、控制器、电压计、流量计和配套管路；电压反馈自动酸洗系统包括酸洗箱、酸洗泵和配套管路；废水池的出水口连接进水泵一端，进水泵另一端通过进水管道连接电化学氧化反应器，进水泵和电化学氧化反应器之间的进水管道上还设有流量计、第一阀门；电压计电连接电化学氧化反应器，流量计、电压计均与控制器无线连接；电化学氧化反应器分两路；一路接入出水管道，出水管道上设有第二阀门；另一路接入酸洗箱的入口管道，酸洗箱的入口管道上设有第三阀门；除盐水进水管道接入酸洗箱，除盐水进水管道上设有第四阀门；酸洗箱上设有酸洗废水出水管道，酸洗废水出水管道上设有第五阀门；酸洗箱连接酸洗泵一端，酸洗泵另一端接入进水泵和电化学氧化反应器之间的进水管道；储酸罐接入电磁计量泵一端，电磁计量泵另一端接入进水泵和电化学氧化反应器之间的进水管道；第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、电磁计量泵、酸洗泵均与控制器无线连接；酸洗泵和加药泵可通过控制器远程自动或手动控制。

作为优选，储酸罐可设置在较远的位置，容积较大，设置有安全警示标志。

作为优选，酸洗箱设置于电化学氧化反应器旁，容积较小，无需特殊防护措施；电化学氧化反应器外壳为透明有机玻璃。

作为优选，第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门均为电磁阀，可通过控制器远程自动或手动控制。

本实用新型的有益效果是：能够提高废水中污染物的氧化处理效率；减少了误操作风险，降低了人力成本，提高了系统运维效果和运维效率；在确保低结垢速率的前提下，最大程度减少酸药剂的使用量，降低药剂成本的同时也具有显著的环境效益；本实用新型适用于不同领域、不同种类、不同水质废水的电化学氧化处理，能够应对长期连续处理过程中的水质波动变化；本实用新型采用的设备可靠、安全、易维护，可以作为新系统成套生产，也可在老系统基础上进行升级改造。

附图说明

图1为本实用新型自动抑垢除垢电化学氧化系统的示意图。

附图标记说明：废水池1、进水泵2、第一阀门3、电化学氧化反应器4、第二阀门5、电压反馈自动抑垢系统6、电压反馈自动酸洗系统7、储酸罐8、电磁计量泵9、控制器10、电压计11、流量计12、酸洗箱13、酸洗泵14、第三阀门15、第四阀门16、第五阀门17。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

降低进水pH值能够有效降低钙离子和镁离子在电化学氧化反应器极板表面的结垢倾向，减少反应器酸洗频率。然而进水溶液过低的pH值会造成酸溶液浪费，过高的pH值将起不到阻垢的效果，如何针对不同进水水质调控pH值成为新的问题。当电化学氧化系统以恒电流模式运行时，极板结垢会导致极板电压的快速上升。

本实用新型根据实时极板电压反馈自动调整进水加酸量从而控制进水pH值，不仅能够有效抑制极板结垢速率，还能够及时清除已形成的微量结垢，提升电化学氧化反应效率。不仅如此，当极板电压上升幅度超过警戒值，将自动触发酸洗程序对电化学氧化反应器进行彻底酸洗，维持系统安全高效运行。

实施例一

本申请实施例一提供了一种如图1所示自动抑垢除垢电化学氧化系统：

设有废水池1、进水泵2、第一阀门3、电化学氧化反应器4、第二阀门5；还设有电压反馈自动抑垢系统6和电压反馈自动酸洗系统7；电压反馈自动抑垢系统6包括储酸罐8、电磁计量泵9、控制器10、电压计11、流量计12和配套管路；电压反馈自动酸洗系统7包括酸洗箱13、酸洗泵14和配套管路；废水池1的出水口连接进水泵2一端，进水泵2另一端通过进水管道连接电化学氧化反应器4，进水泵2和电化学氧化反应器4之间的进水管道上还设有流量计12、第一阀门3；电压计11电连接电化学氧化反应器4，流量计12、电压计11均与控制器10无线连接；电化学氧化反应器4分两路；一路接入出水管道，出水管道上设有第二阀门5；另一路接入酸洗箱13的入口管道，酸洗箱13的入口管道上设有第三阀门15；除盐水进水管道接入酸洗箱13，除盐水进水管道上设有第四阀门16；酸洗箱13上设有酸洗废水出水管道，酸洗废水出水管道上设有第五阀门17；酸洗箱13连接酸洗泵14一端，酸洗泵14另一端接入进水泵2和电化学氧化反应器4之间的进水管道；储酸罐8接入电磁计量泵9一端，电磁计量泵9另一端接入进水泵2和电化学氧化反应器4之间的进水管道；第一阀门3、第二阀门5、第三阀门15、第四阀门16、第五阀门17、电磁计量泵9、酸洗泵14均与控制器10无线连接；酸洗泵和加药泵可通过控制器远程自动或手动控制。

实施例二

在实施例一的基础上，本申请实施例二提供了实施例一中自动抑垢除垢电化学氧化系统在某燃煤电厂内的处理工艺：

某燃煤电厂采用电化学氧化法处理厂内氨氮废水，将氨氮污染物氧化为氮气。处理的氨氮废水中硬度较高，钙离子浓度在100mg/L～1000mg/L范围波动，镁离子浓度在30mg/L～300mg/L范围波动。在原有电化学氧化工艺中，调制进水pH为5.5～6.0，控制极板电流密度为40～45A/m²，流量为30t/h。电化学氧化反应器外壳为透明有机玻璃，可直接观察到电极表面的结垢情况。系统连续运行期间，平均酸洗周期为3.4天，期每次酸洗消耗30％浓盐酸20L，产生酸洗废水约1t。极板结垢速率过快导致酸洗频繁，大幅增加了运维成本。不仅如此，每个酸洗周期反应器电流效率由初始0.76下降至0.51，氨氮去除效率受到较大影响。

后对原有电化学氧化系统进行了改造，设置了电压反馈自动抑垢系统和电压反馈自动酸洗系统，以30％浓盐酸作为pH调节药剂于储酸罐中存储。设置结垢电压升值为0.1V，即当极板电压相对初始值升高0.1V触发启动自动抑垢程序，根据极板电压增大幅度连续投加适量盐酸，减缓钙镁离子结垢速率的同时也通过反应去除已生成的结垢。设置警戒电压升值为0.8V，即当极板电压相对初始值升高0.8V触发自动酸洗程序，停止电化学氧化系统的正常运行，配置0.5％盐酸溶液对反应器进行持续6小时的循环酸洗。改造后的系统连续运行期间，极板电压增幅缓慢，极板表面结垢附着物明显减少，平均酸洗周期延长至20天。抑垢和除垢均由远端控制器自动执行，期间未发生相关故障。反应器电流效率长期维持在0.70以上，氨氮去除效率得到了有效保证，日均氨氮废水处理量增大19％。

该电厂改造后的新型电化学氧化系统正常投运6个月以来，电极极板频繁结垢问题得到解决，酸洗频率显著降低，酸洗废水排放量大幅减少，反应器电流效率始终保持在较高水平，废水中氨氮污染物去除效率未受影响，系统的高度自动化运行降低了运维成本。以上结果表明，自动抑垢除垢电化学氧化系统具有很好的应用性。

本实用新型基于实时电压反馈的自动抑垢除垢电化学氧化系统，能够根据电压反馈自动实现运行过程中的进水溶液pH控制，实现电化学氧化系统的无垢清洁运行，提高废水中污染物的氧化处理效率。当结垢情况已较为严重时，系统也能够自动执行酸洗程序，以维持较高的污染物去除效率。减少了误操作风险，降低了人力成本，提高了系统运维效果和运维效率。在确保低结垢速率的前提下，最大程度减少酸药剂的使用量，降低药剂成本的同时也具有显著的环境效益。

本实用新型适用于不同领域、不同种类、不同水质废水的电化学氧化处理，能够应对长期连续处理过程中的水质波动变化。本实用新型采用的设备可靠、安全、易维护，可以作为新系统成套生产，也可在老系统基础上进行升级改造。

Claims

1.一种自动抑垢除垢电化学氧化系统，设有废水池(1)、进水泵(2)、第一阀门(3)、电化学氧化反应器(4)、第二阀门(5)；其特征在于，还设有电压反馈自动抑垢系统(6)和电压反馈自动酸洗系统(7)；电压反馈自动抑垢系统(6)包括储酸罐(8)、电磁计量泵(9)、控制器(10)、电压计(11)、流量计(12)和配套管路；电压反馈自动酸洗系统(7)包括酸洗箱(13)、酸洗泵(14)和配套管路；

废水池(1)的出水口连接进水泵(2)一端，进水泵(2)另一端通过进水管道连接电化学氧化反应器(4)，进水泵(2)和电化学氧化反应器(4)之间的进水管道上还设有流量计(12)、第一阀门(3)；电压计(11)电连接电化学氧化反应器(4)，流量计(12)、电压计(11)均与控制器(10)无线连接；

电化学氧化反应器(4)分两路；一路接入出水管道，出水管道上设有第二阀门(5)；另一路接入酸洗箱(13)的入口管道，酸洗箱(13)的入口管道上设有第三阀门(15)；除盐水进水管道接入酸洗箱(13)，除盐水进水管道上设有第四阀门(16)；酸洗箱(13)上设有酸洗废水出水管道，酸洗废水出水管道上设有第五阀门(17)；酸洗箱(13)连接酸洗泵(14)一端，酸洗泵(14)另一端接入进水泵(2)和电化学氧化反应器(4)之间的进水管道；

储酸罐(8)接入电磁计量泵(9)一端，电磁计量泵(9)另一端接入进水泵(2)和电化学氧化反应器(4)之间的进水管道；

第一阀门(3)、第二阀门(5)、第三阀门(15)、第四阀门(16)、第五阀门(17)、电磁计量泵(9)、酸洗泵(14)均与控制器(10)无线连接。

2.根据权利要求1所述的自动抑垢除垢电化学氧化系统，其特征在于：储酸罐(8)设置有安全警示标志。

3.根据权利要求1所述的自动抑垢除垢电化学氧化系统，其特征在于：酸洗箱(13)设置于电化学氧化反应器(4)旁，电化学氧化反应器外壳为透明有机玻璃。

4.根据权利要求1所述的自动抑垢除垢电化学氧化系统，其特征在于：第一阀门(3)、第二阀门(5)、第三阀门(15)、第四阀门(16)、第五阀门(17)均为电磁阀。