CN219929729U - 一种用于水处理的电化学软化杀菌装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于水处理的电化学软化杀菌装置。进出水布水组件固定安装在设备壳体的侧壁上，电化学反应组件设置在设备壳体内部且与进出水布水组件固定连接，清洗组件安装在设备壳体的顶部，设备壳体的两侧分别设有进水管、出水管和排泥管，设备壳体中还设有挡水板和出水布水堰，进水口和挡水板之间、挡水板和出水布水堰之间、出水布水堰和出水口之间的区域分别作为装置的进水区、电化学反应区和出水区，电极槽片位于电化学反应区的两侧，电极固定在两个电极槽片之间。本实用新型将自耦倒极脱垢与高压水冲洗脱垢联合，实现了该类设备的高效软化，确保了装置的连续稳定运行。

Description

一种用于水处理的电化学软化杀菌装置

技术领域

本实用新型属于电化学处理领域的一种用于水处理装置，具体涉及一种用于水处理的电化学软化杀菌装置。

背景技术

泥水平衡盾构目前作为跨海越江隧道工程中常用的施工工具。采用电化学工艺对来水进行软化和杀菌处理，可显著降低水处理中药剂的使用量，属于绿色处理工艺。关于电化学软化杀菌装置的研制与开发也备受业内关注，其技术难点和关键课题包括电极表面泥垢的脱除。已有公开的技术方案主要集中于设置机械传动刮泥、超声辅助、水力和空气辅助等单一脱泥手段，很难全面清理电极表面的附着物。残留污泥对设备的影响极为不利，一方面将导致电化学装置的性能下降，另一方面将增加设备的运行电能损耗；已经严重影响该工艺的推广使用。

实用新型内容

为了解决上述电化学软化和杀菌处理技术中脱垢不彻底的问题，本实用新型提出了一种用于水处理的电化学软化杀菌装置，本装置为将自耦倒极与高压水冲洗相结合的电化学装置，可显著降低电极表面沉积的泥垢。

本实用新型采用的技术方案是：

包括设备壳体、进出水布水组件、电化学反应组件和清洗组件；进出水布水组件固定安装在设备壳体的侧壁上，电化学反应组件设置在设备壳体内部且与进出水布水组件固定连接，清洗组件安装在设备壳体的顶部。

所述的进出水布水组件主要由进水管、出水管、排泥管、挡水板和出水布水堰组成；设备壳体的一侧开设有进水口，设备壳体的另一侧开设有出水口和排泥口，进水管、出水管和排泥管分别穿设过进水口、出水口和排泥口后伸入到设备壳体的空腔中，设备壳体内部靠近进水口的一侧设有挡水板，设备壳体内部靠近出水口的一侧设有出水布水堰，设备壳体的空腔中进水口和挡水板之间的区域作为装置的进水区，挡水板和出水布水堰之间的区域作为装置的电化学反应区，出水布水堰和出水口之间的区域作为装置的出水区，且进水区的下部和电化学反应区的下部连通，电化学反应区的上部和出水区的上部连通。

所述的电化学反应组件主要由电极和电极槽片组成；两个电极槽片均位于电化学反应区且两个电极槽片分别固定安装在挡水板和出水布水堰上，电极槽片中间隔开设有若干个用于固定电极的槽口，电极的两侧分别固定在两个电极槽片的槽口中；

电极包括沉积电极和杀菌发生电极，沉积电极和杀菌发生电极均沿着各自的轴向均匀间隔布置，且沉积电极和杀菌发生电极之间交替间隔布置，沉积电极和杀菌发生电极均安装在两个电极槽片之间。

所述的清洗组件包括导轨、滑块、连杆和清洗喷射头；两条导轨分别固定安装在设备壳体顶部的两侧，滑块可沿着导轨轴向活动地设置在导轨上，连杆的两端分别与两条导轨上的滑块固定连接，清洗喷射头安装在连杆的外侧壁上，清洗喷射头外接清洗机。

所述的设备壳体底部靠近排泥口的一侧设有排泥槽，排泥管穿设过排泥口后与排泥槽连通。

所述的沉积电极为合金电极，所述的合金电极采用铝合金或钛合金材料；杀菌发生电极为钛基涂层电极。

所述的电极槽片采用绝缘材料进行制作，所述的绝缘材料为聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯。

所述的设备壳体采用不锈钢板或塑料板进行制作。

所述清洗喷射头中的水压为1.0Mpa～15.0Mpa。

水流经挡水板均匀分布后进入电化学反应区，在具备自耦倒极功能的沉积电极表面实现硬度离子的除去，在杀菌发生电极(即改性DSA电极)表面生成次氯酸盐以实现液体的杀菌处理；硬度离子除去所形成泥垢进入泥浆水排放区实现泥水分离。高压清洗喷射头设置于设备一端，并采用步进导轨滑块进行移动，可喷射出高压水流，用于除去电化学自动除垢的残余污泥。

进水区采用进水管引入水流，并采用挡水板将进水区与化学反应区隔离开来，水流经挡水板下端潜流入化学反应区，出水区与电化学反应区采用出水布水堰和隔板隔开，水流只能从电化学反应区的顶部流入出水区。

沉积电极在软化处理时，全部沉积电极为阴极，改性DSA电极为阳极；在自耦倒极脱垢时，一半的沉积电极与另外一半沉积电极互为阴阳电极，并相互切换。杀菌发生电极为改性DSA电极或部分自耦电极(此时沉积电极的一半作为阳电极，另一半作为阴电极)，改性DSA电极为钌铱钛稳定电极。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型将具有自耦倒极功能的沉积电极(合金电极)和改性DSA杀菌电极进行组合，且辅以高压水冲洗沉积电极；将自耦倒极脱垢与高压水冲洗脱垢联合，实现了该类设备的高效软化，确保了系统的连续稳定运行，将极大推进电化学软化杀菌装置的普及应用、

2、本实用新型将电化学自耦倒极脱垢与高压水冲洗强制脱垢联合，显著降低了电极表面污泥浓度，装置运行稳定性显著提高。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种装置的俯视示意图；

图2是本实用新型装置的剖面示意图；

图中：1、设备壳体；2、电极槽片；3、电极；4、进水管；5、出水管；6、排泥管；7、挡水板；8、出水布水堰；9、导轨滑块；10、清洗喷射头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明，所述实施例亦不是全部的实施例。

如图1-图2所示，包括内部设有空腔的设备壳体1、进出水布水组件、电化学反应组件和清洗组件；进出水布水组件固定安装在设备壳体1的侧壁上，电化学反应组件设置在设备壳体1内部且与进出水布水组件固定连接，清洗组件安装在设备壳体1的顶部。

进出水布水组件主要由进水管4、出水管5、排泥管6、挡水板7和出水布水堰8组成；设备壳体1的一侧开设有进水口，设备壳体1的另一侧开设有出水口和排泥口，进水管4、出水管5和排泥管6分别穿设过进水口、出水口和排泥口后伸入到设备壳体1的空腔中，设备壳体1内部靠近进水口的一侧设有挡水板7，设备壳体1内部靠近出水口的一侧设有出水布水堰8，挡水板7和出水布水堰8均通过连接件固定连接在设备壳体1的两侧壁上，挡水板7和出水布水堰8的底、顶部均不与设备壳体1连接，设备壳体1的空腔中进水口和挡水板7之间的区域作为装置的进水区，挡水板7和出水布水堰8之间的区域作为装置的电化学反应区，出水布水堰8和出水口之间的区域作为装置的出水区，且进水区的下部和电化学反应区的下部连通，电化学反应区的上部和出水区的上部连通，进水区的上部和电化学反应区的上部之间不连通，电化学反应区的下部和出水区的下部不连通，即水从进水口进入进水区后流向电化学反应区，待电化学反应区中水流的高度高于出水布水堰8的高度，被净化的水从电化学反应区流向出水区后排出，进水管4中设置有用于稳定水流的消能板，排泥管6用于排出电化学反应后生成的泥垢。

进出水布水组件可实现电化学反应过程中的均匀布水。

电化学反应组件主要由电极3和电极槽片2组成；两个电极槽片2均位于电化学反应区且两个电极槽片2分别固定安装在挡水板7和出水布水堰8上，挡水板7、出水布水堰8和电极槽片2均沿着同一轴向布置，电极槽片2中间隔开设有若干个用于固定电极3的槽口，电极3的两侧分别固定在两个电极槽片2的槽口中，使得电极3安装在两个电极槽片2之间；

电极3包括沉积电极和杀菌发生电极，沉积电极和杀菌发生电极均沿着各自轴向均匀间隔布置，且沉积电极和杀菌发生电极之间同轴交替间隔布置，即每相邻的两个沉积电极之间至少设置有一个杀菌发生电极，沉积电极和杀菌发生电极均安装在两个电极槽片2之间，沉积电极和杀菌发生电极的轴向均与电极槽片2的轴向垂直。

清洗组件包括导轨、滑块、连杆和清洗喷射头10；两条导轨分别固定安装在设备壳体1顶部的两侧，且导轨的轴向与挡水板7的轴向垂直，滑块可沿着导轨轴向活动地设置在导轨上，连杆的两端分别与两条导轨上的滑块固定连接，清洗喷射头10安装在连杆的外侧壁上，使得滑块在导轨上滑动时，滑块带动连杆上的清洗喷射头10同步移动，清洗喷射头10外接清洗机。

导轨、滑块共同组成了导轨滑块9，导轨滑块9为高压清洗步进导轨滑块，清洗喷射头10为高压清洗喷射头10，清洗组件可利用高压喷射水流对沉积电极进行强制脱垢处理。

设备壳体1底部靠近排泥口的一侧设有排泥槽，排泥管6穿设过排泥口后与排泥槽连通，排泥槽所在的区域作为装置的泥浆水排放区，进水水流冲卷下落入排泥槽，排泥槽主要用于收集电化学反应生成的泥垢，定期将泥垢外排出装置。

沉积电极为合金电极，所述的合金电极采用铝合金或钛合金等材料；杀菌发生电极为改性的钛基涂层(DSA)电极或部分自耦电极。

电极槽片2采用绝缘材料进行制作，所述的绝缘材料采用聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC或硬质聚氯乙烯UPVC板等制作。

设备壳体1采用不锈钢板或塑料板进行制作。

清洗喷射头10的水压为1.0Mpa～15.0Mpa，清洗喷射头10在导轨滑块9的驱动下可无死角喷射沉积电极的两个面。

改性DSA电极为钌铱钛稳定电极；电化学反应组件可采取连续处理运行或间歇处理运行，运行过程中沉积电极作为阴极或互为自耦电极；改性DSA电极只作为阳极；

沉积电极作为阴极或自耦电极，当沉积电极全部作为阴极时，硬度离子与阴极表面碱度离子进行沉积反应，达到电化学软化目的，此时杀菌发生电极(改性DSA电极)作为阳极，电流通过阳极时发生析氧析氯反应，生成次氯酸盐可达到杀菌目的；当沉积电极的一半作为阳极，另一半作为阴极，并倒极互为阴阳电极时，即为自耦倒极，可实现沉积泥垢的自动脱除。

采用电化学自耦倒极脱垢与高压水冲洗强制脱垢的联合处理进行沉积电极的脱垢。

水流经进水管4淹没进入设备壳体1的进水区，进水区与化学反应区相连，采用挡水板7进行隔离；水流经挡水板7均匀布水后进入电化学反应区，沿着流体推进方向在化学反应区两侧安装有电解槽片2，电解槽片2上设置有电极插槽(即槽口)，电极3由上至下插入电解槽2中，且电极3中的沉积电极和杀菌发生电极交错布置；水流由挡水板7底部进入电极反应区的电极3，从下自上流经电极3表面；在具备自耦倒极功能的沉积电极表面实现硬度离子的除去，在改性DSA电极表面生成次氯酸盐以实现液体的杀菌处理；上升处理液到达出水布水堰8的顶部，均匀补水后落入产水区(即出水区)，最终经出水管5流出设备壳体1。电极3表面沉淀泥垢落入设备壳体1的底部，通过排泥管6外排。设备壳体1沿水流水平推进方向的两侧设置导轨滑块9，清洗喷射头10架设于导轨滑块9上，清洗喷射头10的喷射水管接至外部的高压水清洗机，清洗喷射头10喷射出高压水流用于冲洗电极3。外部高压水清洗机所供水流在清洗喷射头10的压力在1.0-15.0Mpa。

沉积电极在脱泥时按照自耦倒极运行，此时合金电极(沉积电极)的一半作为用于沉积杂质的阴极，另一半作为用于消毒的阳极。

实施例：

本实施例采用了一种带自耦倒极和高压清洗喷射头的电化学装置开展试验。装置的设备壳体1为316L不锈钢材质，进水管4管口设置向上开口板；电极反应区的电解槽板2为PVC板；沉积电极选用铝合金电极，数量为46块；杀菌发生电极选用钌铱改性DSA电极，数量为45块；电极3大小为500mm×600mm，相邻的沉积电极与杀菌发生电极DSA电极之间的间距为20mm；装置备的进水管4和排泥管6上安装有自动阀门，可控制进水与排泥周期；设备壳体1顶部安装有高压的清洗喷射头10，控制喷射水压为6.0Mpa。

试验过程中保持电极3的电流密度为240A/m²。装置选用间歇运行，单个运行周期由处理水阶段和脱垢阶段组成。在处理水阶段，全部的沉积电极作为阴极，实现硬度离子的除去和处理水软化；杀菌发生电极最为阳极，表面生成次氯酸盐以实现液体的杀菌处理。在脱垢阶段，杀菌发生电极不参与反应，沉积电极进行自耦倒极脱垢，其一半的沉积电极与另外一半沉积电极互为阴阳电极，并相互切换，沉积电极表面发生电化学腐蚀，泥垢自动脱附；与此同时采用6.0Mpa高压喷射水流对沉积电极进行清洗。

试验结果表明，采用高压水冲洗来增强自耦倒极的脱垢效果，能够使自耦倒极形成的松散泥垢快速脱落，效果十分显著。本实施例设备经过数月的运行，电化学软化杀菌装置的运行电流和电压也十分稳定。

Claims (9)

1.一种用于水处理的电化学软化杀菌装置，其特征在于：

包括设备壳体(1)、进出水布水组件、电化学反应组件和清洗组件；进出水布水组件固定安装在设备壳体(1)的侧壁上，电化学反应组件设置在设备壳体(1)内部且与进出水布水组件固定连接，清洗组件安装在设备壳体(1)的顶部。

2.根据权利要求1所述的一种用于水处理的电化学软化杀菌装置，其特征在于：所述的进出水布水组件主要由进水管(4)、出水管(5)、排泥管(6)、挡水板(7)和出水布水堰(8)组成；设备壳体(1)的一侧开设有进水口，设备壳体(1)的另一侧开设有出水口和排泥口，进水管(4)、出水管(5)和排泥管(6)分别穿设过进水口、出水口和排泥口后伸入到设备壳体(1)的空腔中，设备壳体(1)内部靠近进水口的一侧设有挡水板(7)，设备壳体(1)内部靠近出水口的一侧设有出水布水堰(8)，设备壳体(1)的空腔中进水口和挡水板(7)之间的区域作为装置的进水区，挡水板(7)和出水布水堰(8)之间的区域作为装置的电化学反应区，出水布水堰(8)和出水口之间的区域作为装置的出水区，且进水区的下部和电化学反应区的下部连通，电化学反应区的上部和出水区的上部连通。

3.根据权利要求2所述的一种用于水处理的电化学软化杀菌装置，其特征在于：所述的电化学反应组件主要由电极(3)和电极槽片(2)组成；两个电极槽片(2)均位于电化学反应区且两个电极槽片(2)分别固定安装在挡水板(7)和出水布水堰(8)上，电极槽片(2)中间隔开设有若干个用于固定电极(3)的槽口，电极(3)的两侧分别固定在两个电极槽片(2)的槽口中；

电极(3)包括沉积电极和杀菌发生电极，沉积电极和杀菌发生电极均沿着各自的轴向均匀间隔布置，且沉积电极和杀菌发生电极之间交替间隔布置，沉积电极和杀菌发生电极均安装在两个电极槽片(2)之间。

4.根据权利要求1所述的一种用于水处理的电化学软化杀菌装置，其特征在于：所述的清洗组件包括导轨、滑块、连杆和清洗喷射头(10)；两条导轨分别固定安装在设备壳体(1)顶部的两侧，滑块可沿着导轨轴向活动地设置在导轨上，连杆的两端分别与两条导轨上的滑块固定连接，清洗喷射头(10)安装在连杆的外侧壁上，清洗喷射头(10)外接清洗机。

5.根据权利要求2所述的一种用于水处理的电化学软化杀菌装置，其特征在于：所述的设备壳体(1)底部靠近排泥口的一侧设有排泥槽，排泥管(6)穿设过排泥口后与排泥槽连通。

6.根据权利要求3所述的一种用于水处理的电化学软化杀菌装置，其特征在于：所述的沉积电极为合金电极，所述的合金电极采用铝合金或钛合金材料；杀菌发生电极为钛基涂层电极。

7.根据权利要求3所述的一种用于水处理的电化学软化杀菌装置，其特征在于：所述的电极槽片(2)采用绝缘材料进行制作，所述的绝缘材料为聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯。

8.根据权利要求1所述的一种用于水处理的电化学软化杀菌装置，其特征在于：所述的设备壳体(1)采用不锈钢板或塑料板进行制作。

9.根据权利要求4所述的一种用于水处理的电化学软化杀菌装置，其特征在于：所述清洗喷射头(10)中的水压为1.0Mpa～15.0Mpa。