電吸附除硬設(shè)備、循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水處理領(lǐng)域，尤其涉及一種用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的電吸附除硬設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 循環(huán)水系統(tǒng)是冶金、能源、化工企業(yè)生產(chǎn)必不可少的能源介質(zhì)之一。目前，對于循 環(huán)水處理系統(tǒng)，為減少因循環(huán)水中鹽類等的濃縮而對管道及設(shè)備造成的不利影響，普遍使 用投加化學(xué)藥劑的方法來保持水質(zhì)穩(wěn)定，以提高循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)。然而傳統(tǒng)的投加 化學(xué)藥劑的水處理方法在藥劑費(fèi)昂貴，運(yùn)行成本高，以及系統(tǒng)排污廢水中含有的磷會對環(huán) 境造成污染等方面仍存在一定弊端
[0003] 以電化學(xué)方法進(jìn)行水處理的原理在于，將水中的Ca2+、Mg2+以固體形式排除，降低 水體的硬度，同時產(chǎn)生氧化性物質(zhì)如Cl 2等，電解產(chǎn)生余氯可以抑制循環(huán)水系統(tǒng)中菌藻的滋 生，具有殺菌滅藻功能。但目前現(xiàn)有電化學(xué)水處理一般存在處理效果差和處理效果不穩(wěn)定 的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用于循環(huán)冷卻水處理的電吸附除硬設(shè) 備和包括該電吸附除硬設(shè)備的循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)以及方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] -種電吸附除硬設(shè)備，其包括
[0007] 殼體，所述殼體上設(shè)置有進(jìn)水口和出水口；以及
[0008] 電解管，所述電解管設(shè)置在所述殼體中，所述電解管包括中空管體和位于所述中 空管體內(nèi)部的惰性電極，所述惰性電極與所述中空管體之間有預(yù)設(shè)間隙，其中所述中空管 體作為陽極，所述惰性電極作為陰極;所述預(yù)設(shè)間隙為150_至1000mm;
[0009] 水進(jìn)入所述電吸附除硬設(shè)備后，水中的結(jié)垢離子在電解管的作用下結(jié)垢沉積在所 述中空管體的表面。
[0010] 其中，所述中空管體的截面形狀為圓環(huán)形，所述惰性電極的截面為圓形，所述中空 管體的內(nèi)徑與所述惰性電極的外徑之比為2~20:1。
[0011]其中，在所述進(jìn)水口和所述電解管之間還設(shè)置有布水擋板，所述布水擋板上設(shè)置 有布水孔，所述布水孔與所述電解管相連通。
[0012] 其中，在所述進(jìn)水口與所述布水擋板之間還設(shè)置有氣體進(jìn)口。
[0013] 其中，所述電解管的數(shù)量至少為兩個，相鄰兩根電解管之間的距離與所述電解管 的預(yù)設(shè)間隙之間的比值為2~5:1。
[0014] 其中，所述電解管的數(shù)量為八根，其中四根所述電解管串聯(lián)形成第一電解管組，另 外四根所述電解管串聯(lián)形成第二電解管組，所述第一電解管組和所述第二電解管組并聯(lián)連 接。
[0015] 本發(fā)明還提供一種循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)，其包括無閥濾池和上述的電吸附除硬設(shè) 備，所述電吸附除硬設(shè)備與所述無閥濾池相連通。
[0016] 本發(fā)明還提供一種循環(huán)冷卻水處理方法，采用上述的循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)，其包 括如下步驟：
[0017] S100:將占總量5%至20%的循環(huán)冷卻水通入所述循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)的無閥濾 池進(jìn)行過濾處理；
[0018] S200:經(jīng)過過濾處理的循環(huán)冷卻水進(jìn)入電吸附除硬設(shè)備，并同時在電吸附除硬設(shè) 備中通入C〇2 ;
[0019] S300:將處理后的循環(huán)冷卻水返回至循環(huán)冷卻水管道中。
[0020] 其中，所述循環(huán)冷卻水在所述電吸附除硬設(shè)備中的流動速度為20~100L/min。
[0021 ]其中，所述循環(huán)冷卻水處理方法還包括排污步驟;所述排污步驟包括運(yùn)行一定時 間后，關(guān)閉出水口，打開排污口，使循環(huán)冷卻水高速進(jìn)入所述電吸附除硬設(shè)備對所述電吸附 除硬設(shè)備進(jìn)行沖洗。
[0022]本發(fā)明的有益效果是：
[0023] (1)本發(fā)明的電吸附除硬設(shè)備采用電化學(xué)除垢，綠色無污染，符合節(jié)能環(huán)保的要 求；
[0024] (2)本發(fā)明的電吸附除硬設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，電解管中的陽極和陰極的內(nèi)外 設(shè)置使得陽極和陰極之間形成的電場強(qiáng)度較大，從而保證了除垢效果;經(jīng)試驗(yàn)，本發(fā)明的電 吸附除硬設(shè)備的Ca 2+、Mg2+離子的脫除率達(dá)到40~80% ;
[0025] (3)通過設(shè)置陽極和陰極之間的間隙保證了陽極和陰極之間形成的電場均勻。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明的電吸附除硬設(shè)備的一個實(shí)施例的整體示意圖；
[0027] 圖2為本發(fā)明的電吸附除硬設(shè)備的電解管的一個實(shí)施例的整體示意圖；
[0028] 圖3為本發(fā)明的電吸附除硬設(shè)備的另一實(shí)施例的整體示意圖；
[0029] 圖4為本發(fā)明的電吸附除硬設(shè)備的殼體的一個實(shí)施例的俯視示意圖；
[0030] 圖5為本發(fā)明的循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)的一個實(shí)施例的整體示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體附圖及具體 實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0032] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相 互組合。
[0033] 參見圖1，本發(fā)明提供一種電吸附除硬設(shè)備，其包括殼體100和設(shè)置在殼體100中并 固定在殼體上的電解管200。其中所述殼體100上設(shè)置有進(jìn)水口 101和出水口 102。電解管200 包括中空管體210和位于所述中空管體210內(nèi)部的惰性電極220,所述惰性電極220與所述中 空管體210之間有預(yù)設(shè)間隙，其中所述中空管體作為陽極，所述惰性電極作為陰極;使用時 中空管體210與直流電源的負(fù)極連接，惰性電極220和直流電源的負(fù)極連接。水進(jìn)入所述電 吸附除硬設(shè)備后，水中的結(jié)垢離子在電解管200的作用下結(jié)垢沉積在所述中空管體的表面。 使用時循環(huán)冷卻水進(jìn)入中空管體與惰性電極之間的預(yù)設(shè)間隙，本實(shí)施例中預(yù)設(shè)間隙為 150mm至1000mm，優(yōu)選為300mm至700mm。本實(shí)施例中電吸附除硬設(shè)備的電壓為24~36V，電流 為15~25A。
[0034] 上述電吸附除硬設(shè)備通電后在陰極附近形成高濃度的氫氧根離子及碳酸根離子， 這時pH值升高(pH>9)，水中的鈣、鎂等結(jié)垢離子與氫氧根離子、碳酸根離子反應(yīng)生成氫氧化 鈣、氫氧化鎂、碳酸鈣、碳酸鎂，以水垢的形式附著在陰極上。陰極的主要化學(xué)反應(yīng)為：
[0035] 2H20+2e-->Η2?+20Η-;
[0036] HC03"+Oh"^C032>H2〇；
[0037] Ca2++C032--CaC03 丄；
[0038] Ca2++OH_-Ca(OH)2丄。
[0039] 在氫氣的作用下，在陰極上形成的水垢屬于疏松的軟水垢，極易清除。
[0040] 在陽極附近，電流將水中的氯離子轉(zhuǎn)化成流離氯，同時產(chǎn)生微量臭氧、氧自由基、 氫氧根自由基和雙氧水。這一系列產(chǎn)物提供了殺菌效應(yīng)，結(jié)合較高的直流電及陰極附近的 高pH環(huán)境和陽極附近的低pH環(huán)境，維持了一個良好的消毒環(huán)境。陽極的主要化學(xué)反應(yīng)為： [0041 ]生成氧氣：40Η_-〇2?+2Η2〇+4θ-;
[0042] 生成游離氯：Cr-Cl+e-;
[0043] 生成氯氣：2Cr-Cl2T+e-;
[0044] 生成臭氧:〇2+20H ~>03+1120+20 ；
[0045] 生成氫氧基自由根:OH-OH · +e_;
[0046] 生成過氧化氫(雙氧水）：2H20-H20 2+2H+;
[0047] 生成氧自由基：2H2〇4〇 ·+2H++2e。
[0048] 通過上述陽極和陰極反應(yīng)，水中的結(jié)垢離子結(jié)垢沉積在陰極表面上，從而降低了 水的硬度。同時本發(fā)明的電吸附除硬設(shè)備采用了電化學(xué)方法處理水的硬度，不添加任何化 學(xué)藥劑，節(jié)能環(huán)保。本實(shí)施例中的陽極設(shè)置在陰極的內(nèi)部，同時設(shè)置了陽極和陰極之間的距 離（間隙），這樣能夠保證陽極和陰極之間形成的電場強(qiáng)度高且均勻，在一定的電流密度下 保證電場強(qiáng)度足夠大，以保證較好的除垢效果。
[0049] 在其中一個實(shí)施例中，所述中空管體210的截面形狀為圓環(huán)形，所述惰性電極220 的截面為圓形，所述中空管體210的內(nèi)徑與所述惰性電極220的外徑之比為2~20:1，優(yōu)選為 5~10:1。將陽極和陰極均設(shè)置為圓形能夠保證形成的電場密度均勻，同時保證陰極的面積 足夠大，電場均勻能夠使得結(jié)垢離子均勻沉積在陰極上，從而避免不均勻的垢層造成的陽 極的局部腐蝕。
[0050] 在其中一個實(shí)施例中，參見圖1，為了使得進(jìn)入電吸附除硬設(shè)備的水均進(jìn)入電解 管，本實(shí)施例在所述進(jìn)水口 101和所述電解管200的入口之間還設(shè)置有布水擋板300，所述布