一种高效自发结晶的电化学脱盐软化水装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种高效自发结晶的电化学脱盐软化水装置，包括若干组两室电解槽、供电与控制系统；供电与控制系统为电解槽提供电源；电解槽分隔成阳极室和阴极室；阴极板位于阴极室内，并通过阴极接线柱与供电与控制系统的负极接线柱相连；阳极板位于阳极室内，并通过阳极接线柱与供电与控制系统的正极接线柱相连；阴极室和阳极室的一侧分别设有至少一个出水口，在对应的一侧的阴极室和阳极室上设有至少一个进水口，或者阴极室和阳极室共用至少一个进水口。本实用新型专利技术通入适宜电流值，将水中钙镁离子一次性除去，且在处理过程中阴极板上几乎不会附着水垢，电能利用效率高达90％，极大提高了设备的处理能力和便于实现数字化和自动化控制。

An electrochemical desalting and softening device with high efficiency and spontaneous crystallization

【技术实现步骤摘要】
一种高效自发结晶的电化学脱盐软化水装置
本技术属于电化学软化水
，特别涉及一种高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理装置。
技术介绍
利用电化学技术进行水体脱盐除垢处理，早在2006年就有文献(Desalination,2006,201:150)报道，随后也有不少国内文献及专利(西安交通大学学报,2009,43(5):104；专利公开CN105523611A、CN204198498U)报道过，并在工程实践中得到一定程度的应用。相比于传统的消石灰软化法，电化学脱盐软化水技术占地空间小、处理速度快、不需要使用絮凝剂无二次污染、废弃固体物少，操作简单方便，可实现数字化控制，具有很高的经济效益和环境效益。用于冷却循环水的除垢防垢领域，与以往传统的化学加药方法以及电磁技术、超声波技术相比，电化学技术的优点在于能够将水中的成垢的钙镁离子以水垢沉积的方式从水中取出，并能提高浓缩倍数，达到节水减排的目的。现有的电化学设备主要用于冷却循环水的除垢防垢领域，为提高除垢效率，中国专利公开CN105621538A、CN201923867U及CN105329985A等专利对电化学除垢设备进行了相应的优化设计，其创新点在于充分优化电化学设备内部结构，扩大阴极面积，简化操作，提高设备的处理效率与处理能力。为了摆脱极板面积大小的限制因素，以色列文献(Desalination,2010,263:285；JournalofMembranceScience,2013,445:88)提出了一种新的处理方法，利用阳离子交换膜将电解槽分隔为阳极室与阴极室，将待处理的水流经阴极室后，引入外部结晶器内进行诱发结晶以提高极板处理能力，电能利用率达到50％。中国专利CN204198498U利用刮刀刮掉阴极板垢以提供微小晶核增加结晶比表面积，虽在一定程度上提高了电能的利用率，但其电能利用率依旧偏低，一是增加了阴极动力旋转部分的电耗，二是由于其辅助电极接正电且在阴极室内，其表面必定会析氧(氯)而产生H+，可消耗阴极产生的部分OH-而导致电能利用率降低，另外其在后续工艺中提及需添加絮凝剂造成二次污染及处理成本的增加，另外其设备内腔底部没有隔膜将阴阳两室分开，而其实施例中阳极室酸性水一直往复循环部分H+必会进入阴极室，也会降低电能的利用率。生活中大部分水体都是硬水即碱度小于硬度(等同于重碳酸根的含量低于钙镁量)，故在不补加二氧化碳的情况下不能完全消除硬度。专利CN106277369A虽也提及阴阳极间加隔膜，但同样要求阴极室出水口需连接一外部结晶器诱发结晶，结晶器体积庞大且时效性低，因无二氧化碳的补给同样存在硬度水条件下不能完全消除硬度达到彻底软化水的目的。
技术实现思路
本技术提供了一种高效自发结晶的电化学脱盐软化水装置，通过设置若干组两室电解槽，向电解槽中通入电流，使得阴极室内形成强碱性区域PH≥10，利用电解产生的OH-，使得Ca2+生成CaCO3晶体，与Mg2+生成Mg(OH)2晶体，并随着电解的进行，阴极室pH值增大，CaCO3晶体聚团行为加强而迅速形成晶核，使得过饱和的CaCO3和Mg(OH)2悬浮液高效自发结晶，避免了诱发结晶和外加絮凝剂而带来的二次污染，减少了工序步骤，而且时间上也快很多，投资少、设备占用空间也少，处理能力大。本技术的技术方案如下：一种高效自发结晶的电化学脱盐软化水装置，包括若干组两室电解槽、供电与控制系统；所述的供电与控制系统为所述的两室电解槽提供电源；所述的两室电解槽由隔膜或细孔板隔开，分隔成阳极室和阴极室；阴极板位于所述的阴极室内，并通过阴极接线柱与所述的供电与控制系统的负极接线柱相连；阳极板位于所述的阳极室内，并通过阳极接线柱与所述的供电与控制系统的正极接线柱相连；在所述的阴极室和所述的阳极室的一侧分别设有至少一个出水口，在对应的一侧的所述的阴极室和所述的阳极室上分别设有至少一个进水口，或者所述的阴极室和所述的阳极室共用至少一个进水口。本技术还公开了高效自发结晶的电化学脱盐软化水处理方法，具体为：待软化的水流经阴极室，通一适宜电流后，在阴极室内形成强碱性区域，体系pH≥10，电解产生的OH-，与HCO3-反应生成CO32-，然后与水体中的Ca2+结合生成CaCO3晶体；与Mg2+结合生成Mg(OH)2晶体，且随电解的进行阴极室pH值的增大，CaCO3晶体的zeta电位降低，晶体聚团行为加强而迅速形成晶核，随高速水流流出阴极室的过饱和CaCO3和Mg(OH)2悬浮液以此晶核为生长点并迅速成长，实现自发结晶，生成为肉眼可见的固体颗粒物，悬浮于水中，再进行沉降或过滤，即完成软化。所述的阳极室的电解液可以是单独循环的，也可是待处理的硬水。所述的电流根据I≥1.01Qη(M+2M2)计算得到，其中，I为电极板的电流，单位：A；η为目标软化率，单位：1；Q为阴极室的水流量，单位：L/s；当M0＞M1时，M＝M0；当M0＜M1且η≤[(M0+M2)/(M1+M2)]时，M＝M0；当M0＜M1且η＞[(M0+M2)/(M1+M2)]时，M＝2M1-M0；M0为待软化水的碱度，单位：mgCaCO3/L；M1为待软化水的钙硬度，单位：mgCaCO3/L；M2为待软化水的镁硬度，单位：mgCaCO3/L。当水体中的碳酸根、重碳酸根不足以消除钙硬度时，还包括在M0<M1且η＞[(M0+M2)/(M1+M2)]时，通过空气或二氧化碳补气口向阴极液中通入足量空气或二氧化碳。具体地，通入空气或二氧化碳的量根据以下公式计算得到：常温常压下通入空气的流量根据Q1＝0.61Q(M1-M0)计算得到，其中，Q1为向阴极室通入空气的流量，单位：L/s；常温常压下通入CO2的流量根据Q0＝2.45Q(M1-M0)·10-4计算得到，其中，Q0为向阴极室通入CO2的流量，单位：L/s。优选为，所述的两室电解槽之间为并联、串联或串并复合连接。优选为，在所述的阴极室的进水口上设有空气或二氧化碳补气口。优选为，在所述的阴极室的出水口上设有过滤器或沉降池。优选为，在所述的阴极室的出水口与所述的过滤器或沉降池之间设有气液分离器，当本技术的电化学脱盐软化水处理装置的处理能力增加，阴极室的出水口可外接一气液分离器，并将分离后的氢气进行收集，以充分利用能源达到更高的经济效益。优选为，所述的阳极板为碳电极、贵金属电极或钛基金属氧化物电极中的一种；所述的阴极板为不锈钢、铸铁、石墨、铝或铜等定型导电材料中的一种。优选为，所述的隔膜为阴离子交换膜、阳离子交换膜、双极膜、石棉纤维膜、无纺布、化纤滤布或陶瓷隔膜中的一种；所述的细孔隔板为带有微小细孔且不影响导电的塑料薄板，如聚四氟乙烯塑料薄板。优选为，所述的隔膜或隔板距阴极板的距离2～20mm。与现有技术相比，本技术的有益效果如下：一、本技术的一种高效自发结晶的电化学脱盐软化水装置，设置若干组两室电解槽，通入由I≥1.01Qη(M+2M2)计算出一适宜电流，使得阴极室内形成强碱性区域，体系pH≥10，利用电解产生的OH-，使得Ca2+生成CaCO3晶体，与Mg2+生成Mg(OH)2晶体，并随着电解的进行，阴极室pH值增大，CaCO3晶体聚团行为加强而迅速形成晶核，流出阴极室的过饱和悬浮液以此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效自发结晶的电化学脱盐软化水装置，其特征在于，包括若干组两室电解槽、供电与控制系统；所述的供电与控制系统为所述的两室电解槽提供电源；所述的两室电解槽由隔膜或细孔板隔开，分隔成阳极室和阴极室；阴极板位于所述的阴极室内，并通过阴极接线柱与所述的供电与控制系统的负极接线柱相连；阳极板位于所述的阳极室内，并通过阳极接线柱与所述的供电与控制系统的正极接线柱相连；在所述的阴极室和所述的阳极室的一侧分别设有至少一个出水口，在对应的一侧的所述的阴极室和所述的阳极室上分别设有至少一个进水口，或者所述的阴极室和所述的阳极室共用至少一个进水口。

【技术特征摘要】
1.一种高效自发结晶的电化学脱盐软化水装置，其特征在于，包括若干组两室电解槽、供电与控制系统；所述的供电与控制系统为所述的两室电解槽提供电源；所述的两室电解槽由隔膜或细孔板隔开，分隔成阳极室和阴极室；阴极板位于所述的阴极室内，并通过阴极接线柱与所述的供电与控制系统的负极接线柱相连；阳极板位于所述的阳极室内，并通过阳极接线柱与所述的供电与控制系统的正极接线柱相连；在所述的阴极室和所述的阳极室的一侧分别设有至少一个出水口，在对应的一侧的所述的阴极室和所述的阳极室上分别设有至少一个进水口，或者所述的阴极室和所述的阳极室共用至少一个进水口。2.根据权利要求1所述的高效自发结晶的电化学脱盐软化水装置，其特征在于，所述的两室电解槽之间为并联、串联或串并复合连接。3.根据权利要求1所述的高效自发结晶的电化学脱盐软化水装置，其特征在于，在所述的阴极室的进水口上设有空气或二氧化碳补气口。4.根据权利要求1所述的高效自发结晶的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张滨义，任天翔，于亮，
申请(专利权)人：上海丁香环境科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31