DE212014000250U1 - Microelectrolysis device and integrated water treatment device - Google Patents
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Abstract
Eine Mikroelektrolysevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anodenbaugruppe, eine Kathodenbaugruppe, eine Anbaukammer und eine Entkalkungsbaugruppe aufweist, wobei Anoden der Anodenbaugruppe und Kathoden der Kathodenbaugruppe in gestaffelter Weise an der Anbaukammer angeordnet sind; wobei die Entkalkungsbaugruppe an der Anodenbaugruppe, an der Kathodenbaugruppe oder an der Anbaukammer angeordnet ist.A microelectrolysis apparatus, characterized by comprising an anode assembly, a cathode assembly, an attachment chamber and a decalcification assembly, wherein anodes of the anode assembly and cathodes of the cathode assembly are staggered on the attachment chamber; wherein the descaling assembly is disposed on the anode assembly, on the cathode assembly or on the attachment chamber.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Wasseraufbereitung, insbesondere eine Mikroelektrolysevorrichtung zum Aufbereiten zirkulierenden Kühlwassers und eine integrierte Wasseraufbereitungsvorrichtung zum Aufbereiten zirkulierenden Kühlwassers ohne Hinzufügen chemischer Stoffe.The invention relates to the field of water treatment, in particular a microelectrolysis device for treating circulating cooling water and an integrated water treatment device for treating circulating cooling water without adding chemical substances.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Bei der bestehenden industriellen Aufbereitung von zirkulierendem Wasser werden chemische Stoffe (wie etwa ein Verkalkungshemmer, ein Korrosionshemmer und dergleichen) in das zirkulierende Wasser hinzugegeben, um zu verhindern, dass Kalziumionen hierin sich in Rohrleitungen absetzen, um hierdurch Probleme, wie etwa Kalkablagerung und Korrosion von zirkulierendem Wasser in Rohrleitungen zu lösen. Dieses Verfahren benötigt zur Anwendung eine große Menge chemischer Stoffe, was zur Verschmutzung der Umwelt, insbesondere Wassereutrophierung führt.In the existing industrial treatment of circulating water, chemicals (such as a scale inhibitor, a corrosion inhibitor, and the like) are added to the circulating water to prevent calcium ions from being deposited in piping, thereby causing problems such as limescale and corrosion to dissolve circulating water in pipelines. This method requires a large amount of chemicals to be used, resulting in pollution of the environment, especially water reutilization.
Daher besteht ein Problem, das für den Fachmann auf dem Gebiet zu lösen ist, darin, eine neuartige Mikroelektrolysevorrichtung und ein Verfahren zum Aufbereiten zirkulierenden Kühlwassers ohne Hinzufügen von chemischen Stoffen bereitzustellen.Therefore, a problem to be solved by those skilled in the art is to provide a novel microelectrolysis apparatus and method for treating circulating cooling water without the addition of chemicals.
KURZFASSUNGSHORT VERSION
Um die vorstehenden Nachteile zu überwinden, besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine neuartige Mikroelektrolysevorrichtung und ein Verfahren zum Aufbereiten zirkulierenden Kühlwassers bereitzustellen.To overcome the above drawbacks, an object of the invention is to provide a novel microelectrolysis apparatus and method for conditioning circulating cooling water.
Die technischen Maßnahmen der Erfindung sind wie folgt:
Eine Mikroelektrolysevorrichtung weist eine Anodenbaugruppe, eine Kathodenbaugruppe, eine Anbaukammer und eine Entkalkungsbaugruppe auf, wobei Anoden der Anodenbaugruppe und Kathoden der Kathodenbaugruppe in gestaffelter Weise an der Anbaukammer angeordnet sind;
wobei die Entkalkungsbaugruppe an der Anodenbaugruppe, an der Kathodenbaugruppe oder an der Anbaukammer angeordnet ist.The technical measures of the invention are as follows:
A microelectrolysis apparatus includes an anode assembly, a cathode assembly, an attachment chamber, and a decalcification assembly, wherein anodes of the anode assembly and cathodes of the cathode assembly are staggered on the attachment chamber;
wherein the descaling assembly is disposed on the anode assembly, on the cathode assembly or on the attachment chamber.
Vorzugsweise weist die Anbaukammer einen ersten Rechteckflansch, einen zweiten Rechteckflansch, ein erstes Kammerbauteil, ein zweites Kammerbauteil, ein Einlassrohr und ein Auslassrohr auf; bilden der erste Rechteckflansch, der zweite Rechteckflansch, das erste Kammerbauteil und das zweite Kammerbauteil einen Rahmen der Anbaukammer; sind zwei Enden des ersten Kammerbauteils an dem ersten Rechteckflansch bzw. an dem zweiten Rechteckflansch befestigt und sind zwei Enden des zweiten Kammerbauteils an dem ersten Rechteckflansch bzw. an dem zweiten Rechteckflansch befestigt; und sind das Einlassrohr und das Auslassrohr symmetrisch angeordnet, wobei eines an dem ersten Kammerbauteil befestigt ist und das andere an dem zweiten Kammerbauteil befestigt ist.Preferably, the cultivation chamber has a first rectangular flange, a second rectangular flange, a first chamber component, a second chamber component, an inlet tube and an outlet tube; the first rectangular flange, the second rectangular flange, the first chamber component and the second chamber component form a frame of the mounting chamber; two ends of the first chamber member are fixed to the first rectangular flange and to the second rectangular flange and two ends of the second chamber member are fixed to the first rectangular flange and to the second rectangular flange, respectively; and the inlet tube and the outlet tube are arranged symmetrically, one attached to the first chamber member and the other secured to the second chamber member.
Vorzugsweise weist die Anodenbaugruppe eine Anodenstahlplatte, eine Titanplatte, eine Vielzahl von Anodenplatten, eine Anodenanschlusswand und Führungsleisten auf; ist die Anodenstahlplatte parallel zu der Titanplatte angeordnet und fest mit dieser verbunden; sind die Vielzahl der Anodenplatten an der Titanplatte befestigt; sind die Führungsleisten an oberen Oberflächen und an unteren Oberflächen der Anodenplatten angeordnet; sind die Vielzahl der Anodenplatten parallel zueinander; ist die Anodenanschlusswand an der Anodenstahlplatte befestigt; und ist die Anodenplatte senkrecht zu der Titanplatte.Preferably, the anode assembly comprises an anode steel plate, a titanium plate, a plurality of anode plates, an anode junction wall, and guide rails; the anode steel plate is arranged parallel to the titanium plate and firmly connected thereto; the plurality of anode plates are attached to the titanium plate; the guide rails are arranged on upper surfaces and on lower surfaces of the anode plates; the plurality of anode plates are parallel to each other; the anode connection wall is attached to the anode steel plate; and the anode plate is perpendicular to the titanium plate.
Vorzugsweise weist die Kathodenbaugruppe eine Kathodenstahlplatte, eine Vielzahl von Kathodenplatten und eine Kathodenanschlusswand auf; sind die Kathodenplatten senkrecht an der Kathodenstahlplatte befestigt; ist die Kathodenanschlusswand an der Kathodenstahlplatte befestigt; sind die Vielzahl von Kathodenplatten parallel zueinander; und sind die Kathodenplatten senkrecht zu der Kathodenstahlplatte.Preferably, the cathode assembly comprises a cathode steel plate, a plurality of cathode plates, and a cathode connection wall; the cathode plates are fixed vertically to the cathode steel plate; the cathode connection wall is attached to the cathode steel plate; the plurality of cathode plates are parallel to each other; and the cathode plates are perpendicular to the cathode steel plate.
Vorzugsweise ist ein Elektrodenzwischenabstand zwischen benachbarter Anodenplatte und Kathodenplatte geringer als 50 mm.Preferably, an inter-electrode gap between adjacent anode plate and cathode plate is less than 50 mm.
Vorzugsweise ist die Entkalkungsbaugruppe ein Schaber, welcher konfiguriert ist, um Kalkablagerungen auf der Anodenbaugruppe zu bearbeiten.Preferably, the decalcifier assembly is a scraper configured to process limescale deposits on the anode assembly.
Vorzugsweise weist die Mikroelektrolysevorrichtung ferner einen Zylinder auf; ist der Zylinder fest mit der Kathodenbaugruppe verbunden; drückt der Zylinder die Kathodenbaugruppe an einem Rahmen der Anbaukammer an und fixiert ihn; und ist der Zylinder konfiguriert, um die Kathodenbaugruppe anzutreiben, sich zu bewegen. Preferably, the microelectrolysis device further comprises a cylinder; the cylinder is firmly connected to the cathode assembly; the cylinder presses and fixes the cathode assembly to a frame of the attachment chamber; and the cylinder is configured to drive the cathode assembly to move.
Vorzugsweise sind die Kathodenbaugruppe und die Anodenbaugruppe jeweils von dem Rahmen der Anbaukammer isoliert und gegenüber diesem abgedichtet.Preferably, the cathode assembly and the anode assembly are each isolated from and sealed to the frame of the mounting chamber.
Vorzugsweise weist die Entkalkungsbaugruppe Ultraschallschwinger auf;
sind die Ultraschallschwinger an der Anodenbaugruppe und/oder an der Kathodenbaugruppe angeordnet; und sind Richtungen von Ultraschallwellen, welche während Betriebs des Ultraschallschwingers erzeugt werden, parallel zu Oberflächen von Elektroden.Preferably, the decalcifying assembly comprises ultrasonic vibrators;
the ultrasonic vibrators are disposed on the anode assembly and / or on the cathode assembly; and are directions of ultrasonic waves generated during operation of the ultrasonic vibrator, parallel to surfaces of electrodes.
Vorzugsweise ist die Kathodenstahlplatte in der Kathodenbaugruppe mit Nuten versehen; sind die Ultraschallschwinger in den Nuten angeordnet; und liegt eine Dicke von Böden der Nuten in einem Bereich von 2 mm bis 3,5 mm.Preferably, the cathode steel plate is grooved in the cathode assembly; the ultrasonic vibrators are arranged in the grooves; and a thickness of bottoms of the grooves is in a range of 2 mm to 3.5 mm.
In diesem Zusammenhang kann ein Steuerungsverfahren für die vorstehende Mikroelektrolysevorrichtung, das als solches hierein nicht beansprucht wird, durchgeführt werden; wobei das Verfahren die Schritte aufweist: wenn eine Entkalkungsbedingung erfüllt ist, Anhalten eines Betriebs der Mikroelektrolysevorrichtung; Entkalken im abgeschalteten Zustand und dann wieder Inbetriebsetzen der Mikroelektrolysevorrichtung.In this connection, a control method for the above microelectrolysis apparatus, which as such is not claimed, may be performed; the method comprising the steps of: when a descaling condition is met, stopping an operation of the microelectrolyzer; Descaling in the off state and then restarting the microelectrolysis device.
Hierbei kann die Entkalkungsbedingung sein, dass eine Dicke von Kalkablagerungen auf Kathodenplatten der Kathodenbaugruppe größer als 60% eines Elektrodenzwischenabstands zwischen benachbarter Anodenplatte und Kathodenplatte ist.Here, the descaling condition may be that a thickness of limescale on cathode plates of the cathode assembly is greater than 60% of an inter-electrode gap between the adjacent anode plate and the cathode plate.
Hierbei kann die Entkalkungsbedingung sein, dass ein Konzentrationsmehrfachfaktor K von zirkulierendem Wasser von einem Bereich von 8 ± 4 abweicht.Here, the descaling condition may be that a concentration multiple factor K of circulating water deviates from a range of 8 ± 4.
Hierbei kann die Entkalkungsbedingung sein, dass der Rohrleitungsdruckabfall ΔP der Mikroelektrolysevorrichtung größer als 10 kPa ist.Here, the descaling condition may be that the pipe pressure drop ΔP of the microelectrolyzer is larger than 10 kPa.
Hierbei kann die Entkalkungsbedingung sein, dass die Zellenspannung V der Mikroelektrolysevorrichtung um mehr als 500 mV ansteigt.Here, the descaling condition may be that the cell voltage V of the microelectrolyzer increases by more than 500 mV.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung ferner eine integrierte Wasseraufbereitungsvorrichtung bereit, welche die vorstehende Mikroelektrolysevorrichtung aufweist;
welche weiter eine Energieversorgung, ein Steuersystem, Ventile und einen Detektor aufweist;
wobei die Energieversorgung konfiguriert ist, um der Mikroelektrolysevorrichtung Energie zuzuführen;
das Steuersystem mit den Ventilen und dem Detektor jeweils elektrisch verbunden ist, um ein Programm zu steuern, so dass es auf der Grundlage von Signalen und Dateninformationen, die von dem Detektor empfangen werden, abläuft;
ein Einlassrohr der Mikroelektrolysevorrichtung mit einer Zirkulationswassereinlassrohrleitung verbunden ist; und ein Auslassrohr der Mikroelektrolysevorrichtung mit einer Frischwasserauslassrohrleitung verbunden ist.Accordingly, the present invention further provides an integrated water treatment apparatus comprising the above microelectrolysis apparatus;
which further comprises a power supply, a control system, valves and a detector;
wherein the power supply is configured to supply power to the microelectrolysis apparatus;
the control system is electrically connected to the valves and the detector, respectively, to control a program so that it runs on the basis of signals and data information received from the detector;
an inlet pipe of the microelectrolysis apparatus is connected to a circulation water inlet pipe; and an outlet pipe of the microelectrolysis apparatus is connected to a fresh water outlet pipe.
Vorzugsweiseweist der Detektor eine Kalkablagerungsmengenerfassungseinheit auf; und ist die Kalkablagerungsmengenerfassungseinheit konfiguriert, um eine Menge von Kalkablagerungen auf Kathodenplatten der Mikroelektrolysevorrichtung zu erfassen.Preferably, the detector comprises a calcification amount detecting unit; and the limescale amount detecting unit is configured to detect an amount of limescale on cathode plates of the microelectrolyzer.
Vorzugsweiseweist der Detektor eine Konzentrationsmehrfachfaktorerfassungseinheit auf, welche konfiguriert ist, um einen Konzentrationsmehrfachfaktor von zirkulierendem Wasser zu erfassen.Preferably, the detector comprises a concentration multiple factor detection unit configured to detect a concentration multiplier of circulating water.
Vorzugsweiseweist der Detektor eine Rohrleitungsdruckerfassungseinheit auf, welche konfiguriert ist, um den Rohrleitungsdruck der integrierten Wasseraufbereitungsvorrichtung zu erfassen.Preferably, the detector comprises a tubing pressure sensing unit configured to sense the tubing pressure of the integrated water treatment device.
Vorzugsweiseweist der Detektor eine Zellenspannungserfassungseinheit auf, welche konfiguriert ist, um die Zellenspannung der Mikroelektrolysevorrichtung zu erfassen.Preferably, the detector comprises a cell voltage detection unit configured to detect the cell voltage of the microelectrolysis device.
Vorzugsweiseweisen die Ventile ein Zirkulationswassereinlassventil, ein Frischwasserauslassventil und ein Abwasserablassventil auf;
wobei das Zirkulationswassereinlassventil in der Zirkulationswassereinlassrohrleitung installiert ist; das Frischwasserauslassventil an der Frischwasserauslassrohrleitung installiert ist; und das Abwasserablassventil an dem Abwasserablassrohr installiert ist.Preferably, the valves include a circulation water inlet valve, a fresh water outlet valve, and a waste water drain valve;
wherein the circulation water inlet valve is installed in the circulation water inlet piping; the fresh water outlet valve is installed on the fresh water outlet pipe; and the waste water drain valve is installed on the waste water discharge pipe.
Vorzugsweiseweist der Detektor ferner eine Flüssigkeitspegelerfassungseinheit auf, welche konfiguriert ist, um einen Flüssigkeitspegel der Mikroelektrolysevorrichtung zu erfassen.Preferably, the detector further comprises a liquid level detection unit configured to detect a liquid level of the microelectrolysis device.
Vorzugsweiseist die Zirkulationswassereinlassrohrleitung mit einem Strömungsmesser ausgestattet.Preferably, the circulation water inlet piping is equipped with a flow meter.
Vorzugsweiseweist die integrierte Wasseraufbereitungsvorrichtung ferner einen Elektrolyt-Einlassfilter auf; und tritt das Zirkulationswasser in die Mikroelektrolysevorrichtung ein, nachdem es durch den Elektrolyt-Einlassfilter behandelt worden ist.Preferably, the integrated water treatment device further comprises an electrolyte inlet filter; and the circulation water enters the microelectrolysis device after being treated by the electrolyte inlet filter.
Vorzugsweiseist die integrierte Wasseraufbereitungsvorrichtung integral beweglich und weist ferner eine Basis auf; wobei die Energieversorgung, das Steuersystem, die Ventile und der Detektor der Mikroelektrolysevorrichtung allesamt auf der Basis angeordnet sind.Preferably, the integrated water treatment device is integrally movable and further comprises a base; wherein the power supply, the control system, the valves and the detector of the microelectrolysis device are all arranged on the base.
In diesem Zusammenhang kann ein Wasseraufbereitungsverfahren für zirkulierendes Kühlwasser, das als solches hierein nicht beansprucht wird, durchgeführt werden, wobei die vorstehende Mikroelektrolysevorrichtung eingesetzt wird und das Verfahren ferner die Schritte aufweist:
Verbinden der Anodenanschlusswand und der Kathodenanschlusswand mit einer positiven Elektrode bzw. einer negativen Elektrode der Energieversorgung, wenn die Mikroelektrolysevorrichtung in Verwendung ist, wobei in diesem Moment das zirkulierende Kühlwasser in die Mikroelektrolysevorrichtung eintritt und das zirkulierende Kühlwasser aus der Mikroelektrolysevorrichtung herausströmt, nachdem es in der Mikroelektrolysevorrichtung elektrolysiert wurde; nachdem sich nach einer Zeitdauer der Verwendung Kalkablagerungen mit einer bestimmten Dicke auf Oberflächen der Kathodenplatten der Kathodenbaugruppe angesammelt haben, Ausführen einer Entkalkungsprozedur für die Mikroelektrolysevorrichtung; und wieder Inbetriebsetzen der Mikroelektrolysevorrichtung, nachdem die Mikroelektrolysevorrichtung entkalkt wurde.In this connection, a circulating cooling water treatment method, which as such is not claimed, may be carried out using the above microelectrolysis apparatus, and the method further comprises the steps of:
Connecting the anode terminal wall and the cathode terminal wall to a positive electrode of the power supply when the microelectrolysis apparatus is in use, at which moment the circulating cooling water enters the microelectrolysis apparatus and the circulating cooling water flows out of the microelectrolysis apparatus after being stored in the microelectrolysis apparatus was electrolyzed; after limescale deposits of a certain thickness have accumulated on surfaces of the cathode plates of the cathode assembly after a period of use, performing a descaling procedure for the microelectrolysis device; and restarting the microelectrolysis device after the microelectrolysis device has been decalcified.
Die vorteilhaften Wirkungen der vorliegenden Erfindung umfassen:
- (1) Gemäß der Mikroelektrolysevorrichtung, der integrierten Wasseraufbereitungsvorrichtung und dem Zirkulationskühlwasseraufbereitungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird in dem Zirkulationskühlwasseraufbereitungssystem eine Elektrolysetechnologie angewendet, müssen während der Aufbereitung keine chemischen Stoffe hinzugefügt werden; ist die Investition gering, sind Betriebsabläufe einfach und werden Umweltprobleme, die durch Verwendung chemischer Stoffe hervorgerufen werden, vermieden.
- (2) Die Elektrolysezelle in der vorliegenden Erfindung weist eine rechteckige Struktur auf, welche, im Vergleich mit einer runden Zelle, die Kathodenfläche je Volumeneinheit erhöht und unter der Bedingung der gleichen Menge von Ablagerungen eine geringere Standfläche belegt.
- (3) Bei der vorliegenden Erfindung ist die Kathodenbaugruppe, welche die Kathodenplatten und die Kathodenstahlplatte aufweist, aus rostfreiem Stahl oder Karbonstahl hergestellt. Die Seitenplatte der Anodenbaugruppe ist eine Karbonstahlplatte oder eine Edelstahlplatte, wobei eine Titanplatte an der Innenwand der Seitenplatte befestigt ist. Die Anodenplatten sind korrosionsbeständige Titanplatten. Da es schwierig ist, eine Titanplatte an eine Edelstahlplatte oder an eine Karbonstahlplatte zu schweißen, ist die Innenwand der Seitenplatte mit einer Titanplatte versehen, so dass die Anodenplatten, die aus Titan hergestellt sind, leicht an der mit der Seitenplatte befestigten Titanplatte verschweißt und befestigt werden können. Alternativ ist die Anodenplatte ein Anodentitangitter mit vielen Löchern hierin, oder, um eine bessere Korrosionsbeständigkeit aufzuweisen, ist die Anodenplatte eine Titanplatte oder ein Titangitter, welches mit Oxiden, wie etwa Rutheniumoxid und dergleichen oxidiert ist. Die Führungsleisten sind jeweils an oberen Oberflächen und unteren Oberflächen der Anodenplatten angeordnet, wodurch sichergestellt ist, dass der Abstand zwischen der Kathodenplatte und der Anodenplatte festgelegt ist, was sicherstellt, dass die Kathodenplatten und die Anodenplatten parallel zueinander sind, und was sicherstellt, dass der Elektrodenzwischenabstand durch die langfristigen Einflüsse von Wasserströmung und Elektrolyse nicht verändert werden wird.
- (4) Die Mikroelektrolysevorrichtung der vorliegenden Erfindung weist einen einfachen Aufbau auf, und der Schaber der Entkalkungsbaugruppe und die durch die Entkalkungsbaugruppe erzeugten Ultraschallwellen weisen signifikante Entkalkungswirkungen auf. Beim Entkalken mit dem Schaber reicht die Entkalkungswirkung bis auf mehr als 80%; bei Entkalkung durch die Ultraschallwellen ist die Dicke der Kalkablagerungen geringer als 30 mm und erreicht die Entkalkungswirkung bis zu mehr als 80% nach 30 Minuten der Entkalkung.
- (1) According to the microelectrolysis apparatus, the integrated water treatment apparatus and the circulation cooling water treatment method of the present invention, in the circulation cooling water treatment system, electrolysis technology is used, no chemicals need to be added during the treatment; if investment is low, operations are easy and environmental problems caused by the use of chemicals are avoided.
- (2) The electrolytic cell in the present invention has a rectangular structure which, as compared with a round cell, increases the cathode area per unit volume and occupies a smaller footprint under the condition of the same amount of deposits.
- (3) In the present invention, the cathode assembly comprising the cathode plates and the cathode steel plate is made of stainless steel or carbon steel. The side plate of the anode assembly is a carbon steel plate or a stainless steel plate, with a titanium plate attached to the inner wall of the side plate. The anode plates are corrosion resistant titanium plates. Since it is difficult to weld a titanium plate to a stainless steel plate or a carbon steel plate, the inner wall of the side plate is provided with a titanium plate, so that the anode plates made of titanium are easily welded and fixed to the titanium plate attached to the side plate can. Alternatively, the anode plate is an anode thinner with many holes therein, or, for better corrosion resistance, the anode plate is a titanium plate or a titanium grid which is oxidized with oxides such as ruthenium oxide and the like. The guide rails are respectively disposed on upper surfaces and lower surfaces of the anode plates, thereby ensuring that the distance between the cathode plate and the anode plate is fixed, which ensures that the cathode plates and the anode plates are parallel to each other, and ensures that the inter-electrode gap will not be changed by the long-term effects of water flow and electrolysis.
- (4) The microelectrolysis apparatus of the present invention has a simple structure, and the scraper of the descaling assembly and the ultrasonic waves generated by the descaling assembly have significant descaling effects. When descaling with the scraper, the descaling effect reaches more than 80%; when decalcified by the ultrasonic waves, the thickness of the limescale deposits is less than 30 mm and reaches the descaling effect up to more than 80% after 30 minutes of decalcification.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Um die Aufgaben, technischen Maßnahmen und Vorteile der Mikroelektrolysevorrichtung und des Steuerungsverfahrens hierfür, der integrierten Wasseraufbereitungsvorrichtung und des Zirkulationskühlwasseraufbereitungsverfahrens klarer zu machen, wird die vorliegende Erfindung mit den begleitenden Zeichnungen und Ausführungsformen im Einzelnen weiter beschrieben.In order to clarify the objects, technical measures and advantages of the microelectrolysis apparatus and control method thereof, the integrated water treatment apparatus and the circulation cooling water treatment method, the present invention will be further described with the accompanying drawings and embodiments in detail.
Es sollte erwähnt werden, dass vielfältige Ausführungsformen und die Merkmale darin unter der Bedingung der Widerspruchsfreiheit untereinander kombiniert werden können.It should be noted that various embodiments and the features therein can be combined under the condition of consistency.
Unter Bezugnahme auf
In dieser Ausführungsform wendet die Mikroelektrolysevorrichtung hauptsächlich eine Elektrolysetechnologie zur Aufbereitung zirkulierenden Kühlwassers an, bei welcher ein elektrisches Feld zwischen der Anodenbaugruppe und der Kathodenbaugruppe ausgebildet wird, so dass sich die eine Kalkablagerung ausbildenden Ionen in dem zirkulierenden Kühlwasser durch Elektrolyse auf der Kathodenbaugruppe ablagern. Wenn sich Kalkablagerungen soweit angesammelt haben, dass sie eine bestimmte Dicke aufweisen, werden die Kalkablagerungen durch die Entkalkungsbaugruppe entfernt, und die Mikroelektrolysevorrichtung kann erneut verwendet werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet die Mikroelektrolysevorrichtung zur Aufbereitung zirkulierenden Kühlwassers einfach dadurch, dass sie mit Energie versorgt wird, ohne dass irgendwelche chemischen Stoffe während der Aufbereitung hinzugefügt werden müssen. Die Mikroelektrolysevorrichtung ist für Wasser mit vielfältigen Härten geeignet, sie ist bequem zu betreiben, weist geringe Kosten auf und bringt keine Verschmutzung der Umwelt mit sich. Die Mikroelektrolysevorrichtung der vorliegenden Erfindung kann in vielfältigen Anwendungen verwendet werden, bei welchen Ionen (welche durch Elektrolyse abgeschieden werden können, wie etwa Kalzium, Magnesium usw.) aus Wasser entfernt werden müssen.In this embodiment, the microelectrolysis apparatus mainly employs an electrolysis technology for circulating cooling water in which an electric field is formed between the anode assembly and the cathode assembly so that the calcification-forming ions in the circulating cooling water deposit on the cathode assembly by electrolysis. If calcareous deposits have accumulated to a certain thickness, the limescale deposits are removed by the descaling assembly, and the microelectrolysis apparatus can be reused. According to the present invention, the microelectrolysis apparatus for treating circulating cooling water works simply by being energized without having to add any chemicals during processing. The microelectrolysis device is suitable for water with a variety of hardnesses, it is convenient to operate, has low costs and does not pollute the environment with it. The microelectrolysis apparatus of the present invention can be used in a variety of applications in which ions (which can be deposited by electrolysis, such as calcium, magnesium, etc.) must be removed from water.
Unter Bezugnahme auf
Unter Bezugnahme auf
Der senkrechte Abstand zwischen zwei benachbarten Anodenplatten
Die Anodenplatten
Unter Bezugnahme auf
Der senkrechte Abstand zwischen zwei benachbarten Kathodenplatten
Die Kathodenplatten
Wenn die Anodenbaugruppe und die Kathodenbaugruppe in der Anbaukammer zusammengebaut sind, wird ein hohler, dichter Behälter ausgebildet. In dieser Ausführungsform ist der Behälter von kubischer Form. Nach dem Zusammenbau können die Anodenplatten
Die Anodenplatten
Vorzugsweise ist in der Mikroelektrolysevorrichtung dieser Ausführungsform der Abstand zwischen den Enden der Anodenplatten
Der Elektrodenzwischenabstand zwischen der benachbarten Anodenplatte und Kathodenplatte ist geringer als 50 mm, vorzugsweise 10 mm. Wenn in dieser Ausführungsform der Elektrodenzwischenabstand, d. h., der Abstand zwischen der benachbarten Anodenplatte und Kathodenplatte größer als 50 mm ist, wird mehr elektrische Energie verbraucht werden, um die gleichen Entkalkungserfordernisse zu erfüllen; während, falls der Abstand zwischen der benachbarten Anodenplatte und Kathodenplatte zu gering ist, häufige Entkalkungsvorgänge erforderlich sein werden; daher liegt der senkrechte Abstand zwischen der benachbarten Anodenplatte und Kathodenplatte vorzugsweise zwischen 10 mm und 50 mm.The inter-electrode distance between the adjacent anode plate and cathode plate is less than 50 mm, preferably 10 mm. In this embodiment, when the inter-electrode spacing, i. h., the distance between the adjacent anode plate and cathode plate is greater than 50 mm, more electrical energy will be consumed to meet the same descaling requirements; while, if the distance between the adjacent anode plate and cathode plate is too small, frequent descaling operations will be required; therefore, the vertical distance between the adjacent anode plate and cathode plate is preferably between 10 mm and 50 mm.
Vorzugsweise ist an der Unterseite der Mikroelektrolysevorrichtung ferner ein Abwasserauslass, vorzugsweise ein Abwasserablassrohr zum Abführen des beim Spülen der durch die Entkalkungseinheit entfernten Kalkablagerungen erzeugten Abwassers vorgesehen. Das Abwasserablassrohr kann an der Anbaukammer, an der Kathodenbaugruppe oder an der Anodenbaugruppe angeordnet sein, solange das Abwasserablassrohr an der Unterseite der Mikroelektrolysevorrichtung angeordnet ist, so dass das Abwasser, welches beim Spülen der Kalkablagerungen erzeugt wird, durch Schwerkraft abgeführt werden kann.Also preferably provided on the underside of the microelectrolysis apparatus is a waste water outlet, preferably a waste water discharge pipe, for discharging the waste water produced when the lime deposits removed by the descaling unit are flushed. The waste water discharge pipe may be disposed on the cultivation chamber, on the cathode assembly, or on the anode assembly as long as the waste discharge pipe is located at the bottom of the microelectrolysis apparatus, so that the waste water generated when the limescale is washed can be discharged by gravity.
Als eine bevorzugte Implementierung in dieser Ausführungsform ist die Entkalkungsbaugruppe vorzugsweise ein Schaber
Es sollte erwähnt werden, dass in dieser Ausführungsform die Kathodenbaugruppe mit der Anbaukammer fest verbunden sein kann, der Schaber innerhalb des durch die Anodenbaugruppe, die Kathodenbaugruppe und die Anbaukammer ausgebildeten hohlen Gefäßes angeordnet sein kann, wobei der Schaber und die Kathodenplatte in Kontakt stehen. Ein Steuersystem kann konfiguriert sein, um den Betrieb des Schabers zu steuern; wenn das Steuersystem beurteilt, dass die Entkalkungsbedingung erfüllt ist, steuert sie den Schaber, um zu starten und die Kalkablagerungsschicht auf den Kathodenplatten abzuschaben. In diesem Fall ist es erforderlich, dass ein Abwasserauslass an der Unterseite der Mikroelektrolysevorrichtung angeordnet ist, und die Entkalkung kann implementiert werden, ohne dass die Kathodenbaugruppe herausgezogen werden muss.It should be noted that in this embodiment, the cathode assembly may be fixed to the mounting chamber, the scraper may be disposed within the hollow vessel formed by the anode assembly, the cathode assembly, and the mounting chamber with the scraper and the cathode plate in contact. A control system may be configured to control the operation of the scraper; When the control system judges that the descaling condition is met, it controls the scraper to start and scrape the scale deposit layer on the cathode plates. In this case, it is necessary that a waste water outlet be located at the bottom of the microelectrolysis apparatus, and the descaling can be implemented without having to pull out the cathode assembly.
Unter Bezugnahme auf
Um eine Wasserleckage zu vermeiden und gute Dichtungseigenschaften sicherzustellen, ist in dieser Ausführungsform vorzugsweise eine erste Dichtung
Als eine bevorzugte Ausführungsform weist die Entkalkungsbaugruppe vorzugsweise Ultraschallschwinger auf; wobei die Ultraschallschwinger vorzugsweise an der Anodenbaugruppe und/oder an der Kathodenbaugruppe angeordnet sind. Die Ultraschallschwinger können entweder an der Anodenbaugruppe oder an der Kathodenbaugruppe angeordnet sein, solange die Richtungen von erzeugten Ultraschallwellen parallel zu den Kathodenplatten sind. As a preferred embodiment, the descaling assembly preferably includes ultrasonic vibrators; wherein the ultrasonic vibrators are preferably disposed on the anode assembly and / or on the cathode assembly. The ultrasonic vibrators may be disposed on either the anode assembly or on the cathode assembly as long as the directions of generated ultrasonic waves are parallel to the cathode plates.
In dieser Ausführungsform ist die Kathodenstahlplatte der Kathodenbaugruppe vorzugsweise mit Nuten versehen und sind die Ultraschallschwinger in den Nuten angeordnet. In dieser Ausführungsform sind die Ultraschallschwinger auf der Kathodenstahlplatte angeordnet, was gemäß tatsächlichen Bedingungen der Mikroelektrolysezelle ausgewählt ist, da typischerweise die Anodenstahlplatte mit Bolzenschrauben versehen ist, was die Ultraschallschwinger beeinflussen kann und Schwierigkeiten bei der Installierung mit sich bringen können. Daher sind in dieser Ausführungsform die Ultraschallschwinger vorzugsweise an der Kathodenstahlplatte angeordnet. Die spezifische Implementierung ist wie folgt: Herstellen von Nuten in der Kathodenstahlplatte, Einschweißen der Ultraschallschwinger in den Nuten, und Abdichten der Nuten mit Kappen, um hierdurch Korrosion zu vermeiden und die Lebensdauer der Ultraschallschwinger zu verlängern.In this embodiment, the cathode steel plate of the cathode assembly is preferably grooved, and the ultrasonic vibrators are disposed in the grooves. In this embodiment, the ultrasonic vibrators are arranged on the cathode steel plate, which is selected according to actual conditions of the micro-electrolysis cell, since typically the anode steel plate is provided with stud bolts, which may affect the ultrasonic vibrator and may cause difficulties in installation. Therefore, in this embodiment, the ultrasonic vibrators are preferably arranged on the cathode steel plate. The specific implementation is as follows: making grooves in the cathode steel plate, welding the ultrasonic vibrators in the grooves, and sealing the grooves with caps, thereby avoiding corrosion and extending the life of the ultrasonic vibrators.
Zur Verringerung der Eindringtiefe der Ultraschallwellen beträgt, wenn die Schwinger in den Nuten montiert werden, der Abstand zwischen den vorderen Enden der Schwinger und dem Boden der Nuten, d. h., der senkrechte Abstand zwischen den Ultraschallschwingern und den Kathodenplatten, vorzugsweise zwischen 2 mm und 3,5 mm, vorzugsweise nicht mehr als 3 mm. Wenn die Ultraschallschwinger Ultraschallwellen erzeugen, treten die Ultraschallwellen durch den Boden der Nuten hindurch, und daher fällt die Kalkablagerungsschicht auf den Kathodenplatten im Zirkulationswasser wegen der spezifischen Wirkung der Ultraschallwellen ab, wodurch die Entkalkungswirkung erzielt wird.In order to reduce the penetration depth of the ultrasonic waves, when the vibrators are mounted in the grooves, the distance between the front ends of the vibrators and the bottom of the grooves, i. h., The vertical distance between the ultrasonic vibrators and the cathode plates, preferably between 2 mm and 3.5 mm, preferably not more than 3 mm. When the ultrasonic vibrators generate ultrasonic waves, the ultrasonic waves pass through the bottom of the grooves, and therefore, the calcification layer on the cathode plates falls in the circulation water due to the specific action of the ultrasonic waves, thereby achieving the descaling effect.
Die Frequenz der Ultraschallschwinger beträgt vorzugsweise zwischen 20 kHz und 60 kHz.The frequency of the ultrasonic vibrator is preferably between 20 kHz and 60 kHz.
Die Anzahl der Ultraschallschwinger wird im Hinblick auf die Anzahl der Kathodenplatten entschieden, und die Ultraschallschwinger können auf der Kathodenstahlplatte gleichmäßig angeordnet sein. Vorzugsweise sind die Ultraschallschwinger parallel zu den Kathodenplatten angeordnet, d. h., eine Vielzahl von Ultraschallschwingern sind in einer Kolonne angeordnet, die Anzahl der Kolonnen der Ultraschallschwinger ist die gleiche wie die Anzahl der Kolonnen der Kathodenplatten, und die Ultraschallschwingerkolonnen sind an den Kathodenplatten ausgerichtet. Darüber hinaus sollten eine Ultraschallenergieversorgung und andere Einrichtungen vorgesehen sein. Wenn eine Entkalkung erforderlich ist, wird die Ultraschallenergieversorgung eingeschaltet, und die Ultraschallwellen werden zwischen den Ultraschallschwingern erzeugt. Da die Schwingungsfrequenz der Kathodenplatte sich von der Schwingungsfrequenz der Kalkablagerungsschicht unterscheidet, fällt die Kalkablagerungsschicht auf der Kathodenplatte ab. Wenn das Entkalken abgeschlossen ist, wird das Abwasserablassventil geöffnet, dann wird die abgefallene Kalkablagerungsschicht zusammen mit dem in der Mikroelektrolysevorrichtung verbliebenen Zirkulationswasser durch den Abwasserauslass an der Unterseite der Mikroelektrolysevorrichtung abgelassen.The number of ultrasonic vibrators is decided in view of the number of cathode plates, and the ultrasonic vibrators may be uniformly arranged on the cathode steel plate. Preferably, the ultrasonic vibrators are arranged parallel to the cathode plates, d. That is, a plurality of ultrasonic vibrators are arranged in a column, the number of columns of the ultrasonic vibrators is the same as the number of columns of the cathode plates, and the ultrasonic vibrating columns are aligned with the cathode plates. In addition, an ultrasonic power supply and other facilities should be provided. When decalcification is required, the ultrasonic power supply is turned on and the ultrasonic waves are generated between the ultrasonic vibrators. Since the oscillation frequency of the cathode plate is different from the oscillation frequency of the calcification layer, the calcification layer on the cathode plate drops. When the descaling is completed, the sewage discharge valve is opened, then the precipitated lime deposit layer, together with the circulating water left in the microelectrolyzer, is discharged through the sewage outlet at the bottom of the micro-electrolyzer.
Es sollte erwähnt werden, dass die Entkalkungsbaugruppe jedwede physikalische oder biologische Entkalkungsvorrichtung sein kann, solange sie in Kombination mit der Mikroelektrolysevorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.It should be noted that the decalcifier assembly may be any physical or biological decalcifier, as long as it can be used in combination with the microelectrolysis apparatus of the present invention.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Steuerungsverfahren für die Mikroelektrolysevorrichtung gemäß irgendeiner der vorstehenden Ausführungsformen bereit, d. h., wenn die Entkalkungsbedingung erfüllt ist, wird der Betrieb der Mikroelektrolysevorrichtung angehalten und die Mikroelektrolysevorrichtung wird im ausgeschalteten Zustand entkalkt.The present invention also provides a control method for the microelectrolysis apparatus according to any one of the above embodiments, i. that is, when the descaling condition is satisfied, the operation of the microelectrolyzer is stopped, and the microelectrolyzer is descaled when turned off.
Die Entkalkungsbedingung ist, dass die Dicke von Kalkablagerungen auf den Kathodenplatten der Kathodenbaugruppe größer als 60% des Elektrodenzwischenabstands zwischen benachbarter Anodenplatte und Kathodenplatte ist, oder dass der Konzentrationsmehrfachfaktor K von Zirkulationswasser von dem Bereich von 8 ± 4 abweicht, oder dass der Rohrleitungsdruckabfall ΔP der Mikroelektrolysevorrichtung größer als 10 kPa ist oder dass die Zellenspannung V der Mikroelektrolysevorrichtung um mehr als 500 mV ansteigt. Wenn irgendeine der vorstehenden vier Bedingungen erfüllt ist, schreitet die Mikroelektrolysevorrichtung zu dem Entkalkungsschritt im ausgeschalteten Zustand fort. Wenn die Kalkablagerungsdicke als ein Parameter verwendet wird, sollte die Kalkablagerungsdicke nicht größer als 0,6-mal der Abstand zwischen benachbarter Anodenplatte und Kathodenplatte sein, daher schreitet die Vorrichtung zu dem Entkalkungsschritt im ausgeschalteten Zustand fort, wann immer die Kalkablagerungsdicke größer als 0,6-mal der Abstand zwischen benachbarter Anodenplatte und Kathodenplatte ist. Typischerweise schreitet die Vorrichtung zu dem Entkalkungsschritt im ausgeschalteten Zustand fort, wenn die Dicke von Kalkablagerungen auf den Kathodenplatten der Kathodenbaugruppe größer als 30 mm ist.The descaling condition is that the thickness of lime deposits on the cathode plates of the cathode assembly is greater than 60% of the electrode gap between adjacent anode plate and cathode plate, or that the concentration multiple factor K of circulation water deviates from the range of 8 ± 4, or the pipe pressure drop ΔP of the microelectrolysis device is greater than 10 kPa or that the cell voltage V of the microelectrolysis device increases by more than 500 mV. If any one of the above four conditions is satisfied, the microelectrolysis apparatus proceeds to the decalcifying step in the off state. When the calcification thickness is used as a parameter, the calcification thickness should not be greater than 0.6 times the distance between the adjacent anode plate and the cathode plate, therefore, the device proceeds to the descaling step in the off state whenever the calcification thickness exceeds 0.6 times the distance between adjacent anode plate and cathode plate. Typically, the apparatus proceeds to the decalcification step in FIG off state when the thickness of limescale on the cathode plates of the cathode assembly is greater than 30 mm.
Hierbei weist der Entkalkungsschritt im abgeschalteten Zustand insbesondere auf: erstens, Abschalten der Energieversorgung der Mikroelektrolysezelle; dann manuelles, halbautomatisches oder automatisches Schließen des Zirkulationswassereinlassventils und des Frischwasserauslassventils; Einschalten und Inbetriebsetzen der Entkalkungsbaugruppe der Mikroelektrolysevorrichtung für (T2) Minuten; Öffnen des Abwasserablassventils, wenn die Entkalkungsbaugruppe ihren Betrieb beendet; Ablassen von Flüssigkeit für (T4) Sekunden; Öffnen des Spülwassereinlassventils (insbesondere des Frischwasserauslassventils in dieser Ausführungsform) und Spülen für (T5) Sekunden; Schließen des Abwasserablassventils. Bis dahin ist das Entkalken der Mikroelektrolysevorrichtung abgeschlossen, und die Vorrichtung tritt in einen Wartezustand ein.In this case, the decalcifying step in the switched-off state comprises in particular: first, switching off the power supply of the micro-electrolysis cell; then manual, semi-automatic or automatic closing of the circulation water inlet valve and the fresh water outlet valve; Switching on and starting up the decalcifier assembly of the microelectrolysis device for (T2) minutes; Opening the sewage drain valve when the decalcification assembly stops operating; Draining liquid for (T4) seconds; Opening the rinse water inlet valve (especially the fresh water outlet valve in this embodiment) and rinsing for (T5) seconds; Closing the wastewater drain valve. Until then, the descaling of the microelectrolysis apparatus is completed and the apparatus enters a waiting state.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf
Vorzugsweise weist der Detektor eine Kalkablagerungsmengenerfassungseinheit
Vorzugsweise weist der Detektor eine Konzentrationsmehrfachfaktorerfassungseinheit
Vorzugsweise weist der Detektor eine Rohrleitungsdruckerfassungseinheit
Vorzugsweise weist der Detektor eine Zellenspannungserfassungseinheit
Es sollte erwähnt werden, dass der Detektor irgendeine oder mehrere der Kalkablagerungsmengenerfassungseinheit, der Konzentrationsmehrfachfaktorerfassungseinheit, der Rohrleitungsdruckerfassungseinheit und der Zellenspannungserfassungseinheit aufweisen kann. Die Mikroelektrolysevorrichtung schreitet zu dem Entkalkungsschritt bei ausgeschaltetem Zustand fort, sobald die durch den Detektor erfassten Parameter die Entkalkungsbedingung erfüllen.It should be noted that the detector may include any one or more of the calcification amount detecting unit, the concentration multiple factor detecting unit, the piping pressure detecting unit, and the cell voltage detecting unit. The microelectrolysis apparatus proceeds to the decalcifying step in the off state as soon as the parameters detected by the detector satisfy the descaling condition.
Das Steuersystem kann die Mikroelektrolysevorrichtung gemäß den Erfassungsergebnissen des Detektors steuern, um normal zu arbeiten oder zu dem Entkalkungsschritt bei ausgeschaltetem Zustand fortzuschreiten, und ein Öffnen und Schließen der entsprechenden Ventile steuern, wenn die Mikroelektrolysevorrichtung arbeitet oder zu dem Entkalkungsschritt bei ausgeschaltetem Zustand fortschreitet.The control system may control the microelectrolysis apparatus in accordance with the detection results of the detector to operate normally or proceed to the descaling step when turned off, and control opening and closing of the respective valves when the microelectrolysis apparatus is operating or proceeding to the descaling step when turned off.
Vorzugsweise weisen die Ventile ein Zirkulationswassereinlassventil
wobei das Zirkulationswassereinlassventil
wherein the circulation
Vorzugsweise weist das Steuersystem ferner eine Flüssigkeitspegelerfassungseinheit auf, welche konfiguriert ist, um den Flüssigkeitspegel der Mikroelektrolysevorrichtung zu erfassen.Preferably, the control system further comprises a liquid level detection unit configured to detect the liquid level of the microelectrolysis device.
Vorzugsweise ist die Zirkulationswassereinlassrohrleitung mit einem Wassermesser zur Erfassung einer Wassermenge und einem Strömungsmesser zum Erfassen der gegenwärtigen Strömungsrate versehen.Preferably, the circulation water inlet piping is provided with a water meter for detecting an amount of water and a flow meter for detecting the current flow rate.
Vorzugsweise weist die integrierte Wasseraufbereitungsvorrichtung ferner einen Elektrolyt-Einlassfilter auf und tritt das Zirkulationswasser in die Mikroelektrolysevorrichtung ein, nachdem sie durch den Elektrolyt-Einlassfilter behandelt worden ist. Der Elektrolyt-Einlassfilter, der in dieser Ausführungsform vorgesehen ist, ist konfiguriert, um größere Verunreinigungen und Ausflockungen in dem Zirkulationswasser durch Filtration zu entfernen, wodurch die Spülzeit für die Mikroelektrolysevorrichtung verlängert wird und somit die Lebensdauer der Vorrichtung verlängert wird. Alternativ sind die Zirkulationswasserpumpe und der Wasserspeichertank auch in einer Bypass-Verbindung, was hauptsächlich auf der Überlegung beruht, dass, wenn die Mikroelektrolysevorrichtung ihren Betrieb anhält und entkalkt werden muss, Zirkulationswasser direkt in den Wasserspeichertank zurückkehren kann, ohne dass es durch die Mikroelektrolysevorrichtung hindurchtreten muss. Preferably, the integrated water treatment device further comprises an electrolyte inlet filter and enters the circulation water into the microelectrolysis device after being treated by the electrolyte inlet filter. The electrolyte inlet filter provided in this embodiment is configured to remove larger impurities and flocculations in the circulating water by filtration, thereby lengthening the rinsing time for the microelectrolysis apparatus, thus prolonging the life of the apparatus. Alternatively, the circulation water pump and the water storage tank are also in a bypass connection, based mainly on the consideration that, when the microelectrolysis apparatus must stop operating and descaling, circulation water can return directly to the water storage tank without having to pass through the microelectrolysis apparatus ,
Vorzugsweise ist die integrierte Wasseraufbereitungsvorrichtung integral beweglich und weist ferner eine Basis auf, wobei die Energieversorgung, das Steuersystem, die Ventile und der Detektor alle auf der Basis montiert sind. In dieser Ausführungsform ist die Basis aus Profilstahl und Stahlplatten hergestellt, und die Basis kann nicht nur die diesbezüglichen Vorrichtungen tragen, sondern ist auch für den Transport geeignet.Preferably, the integrated water treatment device is integrally movable and further includes a base, wherein the power supply, the control system, the valves and the detector are all mounted on the base. In this embodiment, the base is made of section steel and steel plates, and the base can not only support the related devices, but is also suitable for transportation.
Vorzugsweise ist die integrierte Wasseraufbereitungsvorrichtung ferner mit einem Probenprüftisch versehen. Vorzugsweise sind bei der integrierten Wasseraufbereitungsvorrichtung dieser Ausführungsform, wenn die betreffenden Einheiten sachgerecht angeordnet und zusammengebaut worden sind, nur der Zirkulationswassereinlass, der Zirkulationswasserauslass und der Zirkulationswasserpumpenrückflussanschluss mit dem extern zirkulierenden Kühlwasser verbunden. Die integrierte Wasseraufbereitungsvorrichtung kann einfach durch Fertigstellen der Verbindung von zusammenwirkenden Rohrleitungen und der Verbindung mit der externen Energiequelle in Betrieb gesetzt werden. Die Vorrichtung belegt eine geringe Standfläche und ist bequem zu verwenden.Preferably, the integrated water treatment device is further provided with a sample testing table. Preferably, in the integrated water treatment apparatus of this embodiment, when the respective units have been properly arranged and assembled, only the circulation water inlet, the circulation water outlet, and the circulation water pump return port are connected to the externally circulating cooling water. The integrated water treatment device can be put into operation simply by completing the connection of cooperating piping and the connection to the external power source. The device occupies a small footprint and is convenient to use.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Aufbereiten zirkulierenden Kühlwassers bereit, wobei die Mikroelektrolysevorrichtung gemäß irgendeiner der Ausführungsformen eingesetzt wird;
wobei, wenn die Mikroelektrolysevorrichtung in Verwendung ist, die Anodenanschlusswand
wherein, when the microelectrolysis device is in use, the
Im Betrieb ist eine Einlassbaugruppe
Vorzugsweise wird die Mikroelektrolysevorrichtung durch eine Konstantstrom-Energiequelle versorgt, d. h., der Strom der Mikroelektrolysevorrichtung bleibt während des Prozesses unverändert.Preferably, the microelectrolysis device is powered by a constant current power source, i. that is, the flow of the microelectrolyzer remains unchanged during the process.
Vorzugsweise beträgt eine elektrische Stromdichte der Mikroelektrolysevorrichtung zwischen 10 A/m2 und 50 A/m2; beträgt die Strömungsrate des zirkulierenden Kühlwassers durch die Mikroelektrolysevorrichtung zwischen 0,02 m/s bis 0,2 m/s, und ist die Wasserströmungsrichtung senkrecht zu der Richtung des durch die Mikroelektrolysevorrichtung ausgebildeten elektrischen Feldes.Preferably, an electric current density of the microelectrolysis device is between 10 A / m 2 and 50 A / m 2 ; For example, the flow rate of the circulating cooling water through the microelectrolyzer is from 0.02 m / s to 0.2 m / s, and the water flow direction is perpendicular to the direction of the electric field formed by the microelectrolyte.
Ausführungsbeispiel 1
Eine miniaturisierte Mikroelektrolysetestvorrichtung wird mit einer Anodengröße von 50 mm × 100 mm und einer Kathodengröße von 50 mm × 100 mm hergestellt; die Elektroden befinden sich in paralleler Verbindung; und der Abstand zwischen der Kathode und der Anode beträgt 10 mm. Elektrolyt wird aus Leitungswasser entnommen, und die Wasserqualität ist in Tabelle 1 gezeigt. Die Strömungsrate wird auf 2,5 l/min gesteuert, und die Prüfung wird bei Raumtemperatur durchgeführt, um die Beziehung zwischen Kalkablagerungsreaktionszeit und Kalkablagerungsmenge unter der gleichen Strömungsdichte zu studieren. Tabelle 1: A miniaturized microelectronics testing apparatus is manufactured with an anode size of 50 mm × 100 mm and a cathode size of 50 mm × 100 mm; the electrodes are in parallel connection; and the distance between the cathode and the anode is 10 mm. Electrolyte is taken from tap water and the water quality is shown in Table 1. The flow rate is controlled to 2.5 l / min, and the test is conducted at room temperature to study the relationship between lime deposition reaction time and lime deposition amount under the same flow density. Table 1:
Unter der Stromdichte von 10 A/m2 werden Kalkablagerungstests an zwei Kathoden in der gleichen Gruppe jeweils für 24 h, 48 h, 72 h, 96 h und 120 h durchgeführt. In jedem Test wird die Kalkablagerungsmenge gewogen und jeder entsprechende Spannungswert aufgezeichnet. Wie in
Aus den vorstehenden Tests kann ersehen werden, dass eine Erhöhung der Amplitude der Zellenspannung der Mikroelektrolysevorrichtung als eine Entkalkungsbedingung gewählt werden kann, insbesondere ist die Entkalkungsbedingung, dass die Zellenspannung V der Mikroelektrolysevorrichtung um mehr als 500 mV ansteigt. Dieses Verfahren ist auf tatsächliche Anwendungen anwendbar.From the above tests, it can be seen that an increase in the cell voltage amplitude of the microelectrolysis apparatus can be selected as a descaling condition, in particular, the descaling condition is that the cell voltage V of the microelectrolyzer increases by more than 500 mV. This method is applicable to actual applications.
Ausführungsbeispiel 2
Eine miniaturisierte Ultraschallspülapparatur für eine Elektrodenwerkstatt wird eingesetzt, wobei die Ultraschallspülapparatur eine Ultraschallübertragungsleistung von 600 W, eine Flüssigkeitsaufheizungsleistung von 500 W und eine Ultraschallfrequenz von 40 kHz aufweist. Das Wasser wird auf 50°C erwärmt, die verkalkten Kathoden werden für 72 h, wie es in dem Ausführungsbeispiel 1 getan wurde, in das Wasser gegeben; ein Ultraschallübertragungsschalter wird eingeschaltet, die Kalkablagerungsschicht auf den Kathodenplatten fällt ab, und die Zeit wird aufgezeichnet. Die Entkalkungsmenge nach Abschluss der Entkalkung wird gewogen. Tabelle 2: Eine Vergleichstabelle, welche die Beziehung zwischen Ultraschall-Entkalkungswirkung und Entkalkungszeit veranschaulicht
Es kann aus Tabelle 2 ersehen werden, dass die Entkalkungswirkung ausgezeichnet ist, wenn die Wassertemperatur 50°C beträgt und die Ultraschall-Übertragungsleistung 600 W beträgt.It can be seen from Table 2 that the descaling effect is excellent when the water temperature is 50 ° C and the ultrasonic transmission power is 600W.
Ausführungsbeispiel 3
Eine Mikroelektrolysevorrichtung wird hergestellt. Die Mikroelektrolysevorrichtung weist eine Anodenbaugruppe, eine Anbaukammer, eine Kathodenbaugruppe, ein Flüssigkeitseinlassrohr und ein Flüssigkeitsauslassrohr auf, wobei die Kathodenfläche 0,0704 m2 beträgt und die Kathodenbaugruppe und die Anodenbaugruppe an dem ersten Flansch bzw. an dem zweiten Flansch montiert werden. Das Flüssigkeitseinlassrohr ist an dem unteren Teil der Elektrolysekammer, welche durch den ersten Flansch, den zweiten Flansch, das erste Kammerbauteil und das zweite Kammerbauteil ausgebildet ist, angeordnet; das Flüssigkeitsauslassrohr wird an dem oberen Teil der Elektrolysekammer angeordnet; und Ultraschallschwinger werden in den Nuten in der Kathodenstahlplatte eingebaut. Die Bodendicken der Nuten, insbesondere der Abstand zwischen dem Boden der Nuten und den Verbindungen der Kathodenplatten und der Kathodenstahlplatte, beträgt 3 mm. Wenn die Mikroelektrolysevorrichtung für eine Zeitdauer arbeitet, wird die Kathodenoberfläche mit einer Schicht von Kalkablagerungen mit Dicken von 1 mm bedeckt, dann wird die Entkalkungsbaugruppe zur Ultraschall-Entkalkung eingeschaltet. Der vorstehende Prozess weist spezifischerweise Schritte wie folgt auf: erstens, Abschalten der Energieversorgung der Mikroelektrolysezelle, Schließen des Wassereinlassventils und das Frischwasserauslassventils in vollautomatischer Weise, Versorgen des Ultraschallgenerators mit Energie, und Beginn der Übertragung von Ultraschallwellen. Die Ultraschallwellen werden mit einer Leistung von 100 W übertragen, und die Frequenz der Ultraschallwellen beträgt 28 kHz. Die Kalkablagerungen werden kontinuierlich in Schwingung versetzt und abgespült und lösen sich allmählich und fallen von der Kathodenoberfläche ab. Es kann beobachtet werden, dass sich Kalkablagerungen an dem Zellenboden in flockigen Formen ansammeln und das Wasser aufgrund von Kalkablagerungs-Mikropartikeln milchig-weiß ist. 30 Minuten später wird die Entkalkungsbaugruppe angehalten, d. h., die Energieversorgung des Ultraschallgenerators wird abgeschaltet; wird das Abwasserablassventil geöffnet und die Flüssigkeit für 10 Sekunden abgelassen; wird das Spülwassereinlassventil, d. h., das Frischwasserauslassventil, geöffnet; wird die Flüssigkeit für 30 Sekunden gespült; und wird das Abwasserablassventil geschlossen. Zu dieser Zeit ist die Entkalkung der Mikroelektrolysevorrichtung abgeschlossen, und die Mikroelektrolysevorrichtung tritt in einen Wartezustand ein. Metalloberflächen der Kathodenplatten sind im Wesentlichen freiliegend, nachdem sie durch Ultraschall entkalkt wurden, und die Entkalkungswirkung liegt bei etwa 88%.A microelectrolysis apparatus is manufactured. The microelectrolysis apparatus includes an anode assembly, an attachment chamber, a cathode assembly, a liquid inlet tube and a liquid outlet tube, wherein the cathode surface is 0.0704 m 2 and the cathode assembly and the anode assembly are mounted to the first flange and the second flange, respectively. The liquid inlet pipe is disposed at the lower part of the electrolysis chamber formed by the first flange, the second flange, the first chamber member, and the second chamber member; the liquid outlet pipe is placed at the upper part of the electrolysis chamber; and ultrasonic vibrators are installed in the grooves in the cathode steel plate. The bottom thicknesses of the grooves, in particular the distance between the bottom of the grooves and the connections of the cathode plates and the cathode steel plate, is 3 mm. When the microelectrolysis device is operating for a period of time, the cathode surface is covered with a layer of limescale deposits of 1 mm thickness, then the decalcification assembly is turned on for ultrasonic descaling. Specifically, the above process comprises steps of: first, turning off the power of the micro-electrolysis cell, closing the water inlet valve and the fresh water outlet valve in a fully automatic manner, energizing the ultrasonic generator, and beginning the transmission of ultrasonic waves. The ultrasonic waves are transmitted with a power of 100 W, and the frequency of the ultrasonic waves is 28 kHz. The lime deposits are continuously vibrated and rinsed and gradually dissolve and fall off the cathode surface. It can be observed that limescale accumulates on the cell bottom in flaky shapes and the water is milky white due to calcification microparticles. 30 minutes later, the decalcifying assembly is stopped, that is, the power supply of the ultrasonic generator is turned off; the drain valve is opened and the liquid drained for 10 seconds; the flush water inlet valve, ie, the fresh water outlet valve, is opened; the liquid is rinsed for 30 seconds; and the drainage valve is closed. At this time, the decalcification of the microelectrolysis apparatus is completed, and the microelectrolyzer enters a standby state. Metal surfaces of the cathode plates are substantially exposed after being decalcified by ultrasound, and the descaling effect is about 88%.
Ausführungsbeispiel 4Embodiment 4
Ein kleines industrielles Wassersystem in einer Pestizidanlage setzte ursprünglich chemische Mittel zur Behandlung von Kalkablagerungen ein, die Kalkablagerung war jedoch schwerwiegend und beeinträchtigte den normalen Betriebsablauf. Im Zuge einer Vereinbarung mit dem Unternehmen wurde ein Test im Prototypenmaßstab für die Mikroelektrolysevorrichtung durchgeführt. Testergebnisse sind wie folgt dargestellt: Tabelle 3: Qualität des Zuschlagwassers
Hierbei werden die Kalzium-Härte, die Gesamtalkalinität und die Gesamthärte auf der Basis von CaCO3 gezählt.Here, the calcium hardness, the total alkalinity and the total hardness based on CaCO3 are counted.
Nach Behandlung des zirkulierenden Kühlwassers durch die Mikroelektrolysevorrichtung ist die Qualität des zirkulierenden Kühlwassers wie in Tabelle 4 gezeigt. Die Wasserqualität erfüllt die Normen für zirkulierendes Kühlwasser, und die Vorrichtung arbeitet stabil. Tabelle 4: Qualität des Zirkulationswassers
Der vorstehende Prozess der Mikroelektrolysevorrichtung ist wie folgt in zwei Schritte aufgeteilt: Einschalten und Inbetriebsetzen der Mikroelektrolysevorrichtung; Entkalken und erneut Inbetriebsetzen der Mikroelektrolysevorrichtung. Der Schritt des Einschaltens und Inbetriebsetzens dient dazu, der Mikroelektrolysevorrichtung einen bestimmten elektrischen Strom zuzuführen; und unter der kombinierten Wirkung der elektrischen Feldkraft und der chemischen Reaktion sammeln sich Kalkablagerungen auf den Oberflächen der Kathodenplatten der Mikroelektrolysevorrichtung an. Ein kleiner Anteil von Kalziumionen in Wasser kann entfernt werden, während die meisten Kalziumionen weiterhin an der Zirkulation des Kühlwassers beteiligt sind, und ein Anteil von Kalziumionen geht eine Bindung mit Chloridionen ein, wodurch die Wirkung einer Korrosionshemmung verwirklicht wird. An der Anode wird Chloridgas erzeugt, und das Chloridgas löst sich in Wasser und bildet hypochlorische Säure aus, was eine antimikrobielle Wirkung aufweist. Zusätzlich werden an der Kathode und der Anode stark saure bzw. stark basische Umgebungen geschaffen, was eine zusätzliche antimikrobielle Wirkung auf das durch die Mikroelektrolysevorrichtung strömende Wasser aufweist. Der Schritt eines Entkalkens und Wiederinbetriebsetzens wird durchgeführt, wenn die Kalkablagerungen auf der Kathodenoberfläche dicker werden und die Spannung ansteigt, nachdem die Mikroelektrolysevorrichtung für eine Zeitdauer in Betrieb ist.The above process of the microelectrolysis apparatus is divided into two steps as follows: turning on and putting into operation of the microelectrolysis apparatus; Descaling and restarting the microelectrolysis device. The step of switching on and putting into operation serves to supply a certain electric current to the microelectrolysis device; and under the combined effect of the electric field force and the chemical reaction, lime deposits accumulate on the surfaces of the cathode plates of the microelectrolysis apparatus. A small proportion of calcium ions in water can be removed, while most calcium ions continue to participate in the circulation of cooling water, and a proportion of calcium ions bind with chloride ions, thereby realizing the effect of corrosion inhibition. At the anode, chloride gas is generated and the chloride gas dissolves in water and forms hypochlorous acid, which has an antimicrobial effect. In addition, strongly acidic environments are created at the cathode and anode, which has an additional antimicrobial effect on the water flowing through the microelectrolysis apparatus. The descaling and restarting step is performed as the calcification deposits on the cathode surface become thicker and the voltage increases after the microelectrolysis device is operated for a period of time.
Die Entkalkungsbaugruppe ist ein stabförmiger Schaber, der an der Anbaukammer befestigt ist, und die Länge des Schabers entspricht der Breite der Kathodenplatten. Während der Entkalkung bewegt sich der Schaber entlang den Kathodenplatten. Wenn das Steuersystem erfasst, dass die Dicke der Kalkablagerungen auf der Kathodenbaugruppe den vorher festgelegten Wert erreicht, steuert es den Schaber, einzuschalten, um die Kalkablagerungsschicht von den Kathodenplatten zu entfernen, und die Kalkablagerungen enthaltende Flüssigkeit wird von dem Abwasserauslass an der Unterseite der Mikroelektrolysezelle abgelassen.The descaling assembly is a rod-shaped scraper attached to the cultivation chamber, and the length of the scraper corresponds to the width of the cathode plates. During decalcification, the scraper moves along the cathode plates. When the control system detects that the thickness of the limescale deposits on the cathode assembly reaches the predetermined value, it controls the scraper to turn on to remove the limescale layer from the cathode plates, and the limescale-containing liquid is drained from the waste water outlet at the bottom of the micro-electrolysis cell ,
Die Mikroelektrolysevorrichtung der vorliegenden Erfindung wird in der Aufbereitung zirkulierenden Kühlwassers angewendet. Die Vorrichtung selbst fügt keinerlei schädlichen Komponenten hinzu oder erzeugt solche, was Verbesserungen hinsichtlich Abwasserverschmutzungsproblemen, die durch chemische Stoffe, welche gemäß dem bestehenden herkömmlichen Verfahren in Zirkulationswasser eingebracht werden würden, hervorbringen kann, ohne die Belastungen der Anlagen hinsichtlich der Abwasserbehandlung zu erhöhen. Die Erfordernisse für die Qualität frischen Zuschlagwassers nehmen signifikant ab, und ökonomische und soziale Vorteile sind signifikant.The microelectrolysis apparatus of the present invention is used in the treatment of circulating cooling water. The device itself does not add or produce any harmful components, which may bring about improvements in wastewater pollution problems caused by chemicals that would be introduced into circulation water according to the existing conventional method, without increasing the burden of the plants on wastewater treatment. The requirements for the quality of fresh aggregate water decrease significantly, and economic and social benefits are significant.
Was vorstehend beschrieben wurde, sind einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, und sie sind spezifisch und detailliert, sind jedoch nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Erfindung einzuschränken. Es wird durch die Fachleute auf dem Gebiet verstanden werden, dass vielfältige Abwandlungen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne von der Konzeption der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und all diese Abwandlungen und Verbesserungen liegen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung. Der Umfang der vorliegenden Erfindung soll den beigefügten Ansprüchen unterfallen.What has been described above are some embodiments of the present invention, and they are specific and detailed, but are not intended to limit the scope of the present invention. It will be understood by those skilled in the art that various modifications and improvements can be made without departing from the concept of the present invention, and all such modifications and improvements are within the scope of the present invention. The scope of the present invention should be covered by the appended claims.
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