大流量敞开式循环冷却水的电解处理装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种大流量敞开式循环冷却水的电解处理装置及方法，装置包括反应器壳体、矩形阳极板、圆盘阴极板、阳极轴、阴极轴、刮刀支撑架、刮刀和超声波液位探针；反应器壳体包括进水口、溢流出水口、排污口和支撑底座。将循环冷却水从进水口进入反应器壳体中，通电的阳极板和边通电边旋转的阴极板分别对冷却水进行电解杀菌和防垢处理，处理过的冷却水从溢流出水口溢流而出，进入后续管道；定期打开排污口排污。本发明专利技术装置相比现有的电解水处理器具有更大的电极面积、更快的传质速率、更高的沉淀物清除效率和更强的对流作用，因此具有更好的冷却水杀菌和防垢效果。且装置简单，对环境友好，运行和维护成本低，非常适合大规模推广应用。

Electrolysis treatment device and method for large flow open type circulating cooling water

The invention discloses an electrolytic treatment device and a method for large flow open circulating cooling water. The device comprises a reactor shell, a rectangular anode plate, a disc cathode plate, an anode shaft, a cathode shaft, a scraper support frame, a scraper and an ultrasonic level probe; the reactor shell comprises a water inlet, an overflow water outlet, a sewage outlet and a branch. Support the base. The circulating cooling water enters the reactor shell from the inlet, the electrified anode plate and the rotating cathode plate are used to electrolyze and sterilize the cooling water and prevent scaling, respectively. The treated cooling water overflows from the overflow outlet and enters the follow-up pipeline, and the sewage outlet is opened regularly for sewage discharge. Compared with the existing electrolytic water treatment device, the device has the advantages of larger electrode area, faster mass transfer rate, higher sediment removal efficiency and stronger convection effect, so it has better cooling water sterilization and scale prevention effect. The device is simple, environment-friendly, low in operation and maintenance cost, and is suitable for large-scale application.

【技术实现步骤摘要】
大流量敞开式循环冷却水的电解处理装置及方法
本专利技术属于工业循环冷却水处理以及电化学反应器壳体领域，具体涉及一种大流量敞开式循环冷却水的电解处理装置及方法。
技术介绍
敞开式循环冷却水系统通常具有较大的流量，而且在流动时会与空气发生接触，从而不断地蒸发造成损失。因此，冷却水中的各种物质包括悬浮物、胶体、阴阳离子等在不断地浓缩。并且，水在与空气接触时空气中的二氧化碳、灰尘等也会溶入到水中。这就造成循环冷却水水质不断地变差，往往导致系统的微生物繁殖、结垢和腐蚀。为了防止水质不断地恶化下去，一方面必须排掉部分的浓水，补充新鲜水，另一方面必须对循环冷却水进行杀菌、防垢和防腐处理。目前普遍采用投加化学药剂的方法来控制循环冷却水的品质，存在药剂费用高、浓缩倍数低、容易造成二次污染等问题。电解技术能够实现不投加任何药剂即可净化水质的处理效果，具有清洁无污染、运行成本低、设备维护简单、易于自动化控制、节水效果明显等诸多优点，是一种在线型绿色水处理技术。采用电解技术处理循环冷却水的原理如下：(1)循环冷却水中通常含有一定浓度的氯离子，具有低析氯电位的涂层钛阳极通过电解氧化水中的氯离子产生氯气，氯气溶于水生成次氯酸和次氯酸根。氯气、次氯酸和次氯酸根统称为活性氯，能够强烈杀灭水中的微生物。阳极电解同时生成多种活性氧副产物，联合起到杀生作用。电解创造的强酸性环境和两极间的电场也能导致微生物的死亡。化学反应式如下：Cl--2e-→Cl2Cl2+H2O→HClO+H++Cl-(2)阴极通过电解还原反应产生氢氧根，在电极表面附近创造出高pH值的碱性环境，促使在电场作用下富集到阴极表面的钙离子和镁离子预沉淀析出，减少水中钙离子和镁离子浓度，达到循环冷却水防垢的目的。铜离子、铁离子等也会一同沉淀。化学反应式如下：O2+2H2O+4e-→4OH-2H2O+2e-→H2+2OH-Mg2++2OH-→Mg(OH)2↓(3)氯离子和铜离子、铁离子等离子浓度的降低，减轻了对系统设备的腐蚀危害。电解水处理器是实现电解技术处理循环冷却水的设备，是电解杀菌和防垢作用发生的重要场所。合理的水处理器结构不仅能够增大电极反应面积，加快物质传质过程，获得均匀的电位和电流分布，提高处理效果，还能减少设备的投资和运行成本，保证水处理器安全稳定运行。现在工业上已有的电解水处理器都是采用二维电极的形式，该形式的电解水处理器存在的主要问题是杀菌与防垢效率的不平衡。通常情况下杀菌效率很高，可以达到90％以上，相比之下防垢效率却仍然较低。造成防垢效率低下的原因有很多，如比电极面积较小、传质速率不高、阴极板表面附着沉淀物清除效率低下等，限制了电解水处理器的大规模推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种大流量敞开式循环冷却水的电解处理装置，以及利用该专利技术装置进行循环冷却水处理的方法，用以解决现有技术中电极面积较小、传质速率不高、阴极板表面附着沉淀物清除效率低下等，限制了电解水处理器的大规模推广应用问题。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种大流量敞开式循环冷却水的电解处理装置，包括反应器壳体，反应器壳体下部和上部分别设有进水口和溢流出水口，其特征在于：所述反应器壳体内设有固定的阳极轴和可以回转运动的阴极轴，所述阴极轴上设有多个与其固定相连的阴极板，阴极轴和其上阴极板一起构成回转体，所述阳极轴上设有多个与其固定相连的阳极板，阳极板与阴极板相互平行交错分布，所述阴极轴和阳极轴分别通过导线与外部电源的负极和正极相连。作为改进，所述反应器壳体内设有刮刀，所述刮刀包括刮刀轴和固定于刮刀轴上的多个刀片，每个刀片均伸入到两个阴极板之间，当阴极轴带动阴极板回转运动时，刀片与阴极板产生相对运动，从而将其上沉积附着物刮下。作为改进，所述阴极轴上的阴极板形状为圆形板、椭圆形板或者多边形板。作为改进，所述阴极轴上的阴极板为尺寸相同的圆形板。作为改进，所述阴极板采用低碳钢、不锈钢、钛、钛合金、镍以及镍合金中任意一种材料制成。作为改进，所述阳极板为涂层钛电极，涂层可以是钌钛二元氧化物、钌钛铱三元氧化物或者钌钛铱锡四元氧化物。作为改进，所述阳极轴有两个，阳极轴上的阳极板为矩形阳极板，两个阳极轴和其上的阳极板对称分布于阴极轴两侧。作为改进，靠溢流出水口一侧的反应器壳体上设有液位传感器。作为改进，所述反应器壳体内底部低点处设有可打开和关闭的排污口。一种利用上述电解处理装置的电解处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、按照电解处理装置结构，将其安装好，将进水口和溢流出水口分别接入循环冷却水系统循环管道；步骤二、将阴极轴连上旋转驱动装置，关闭排污口，将阴极轴和阳极轴分别通过导线与外部电源的负极和正极相连对循环水进行电解处理；步骤三、主管道旁流来的循环冷却水从进水口进入反应器壳体中，通电的阳极板和边通电边旋转的阴极板分别对冷却水进行电解杀菌和防垢处理，处理过的水从溢流出水口溢流而出，进入后续管道；步骤四、阴极板上的沉淀附着物积累到一定厚度被刮刀刮下落入反应器壳体内底部，定期打开排污口，排出被刮刀从阴极板上刮下、沉积于反应器壳体底部的沉淀物，完成整个循环冷却水持续电解净化处理。本专利技术装置非常适于大流量敞开式循环冷却水的处理，与现有的电解水处理器相比，能够获得如下的有益效果：(1)具有更大的电极面积。无论是阳极还是阴极，都具有较大的电极面积，且都可以通过增加极板数量，来满足实际处理的需求。(2)具有更快的传质速率。圆盘阴极板的旋转加快了反应器壳体中，尤其是阴极板附近离子的传质速率，大大提高了沉淀速率的上限。(3)具有更高的沉淀物清除效率。装置采用刮刀不动阴极板转动的方式，通过两者间的相对运动刮除阴极板上附着的沉淀物，并且是在线持续清除，清除效率高。清除下来的沉淀物还能通过排污口排出，进行后续的回收利用。(4)具有更强的对流作用。冷却水正对刮刀支撑架流入反应器壳体，刮刀支撑架起到了很好的对流加速器作用，使得冷却水和极板的接触时间更长，反应更加充分，对流作用更强，减小了反应器壳体内部的离子浓度分布不均和极板电位分布不均，处理效果更好。本专利技术装置结构简单，常压下即可工作，易于自动化控制，只消耗电能，环境友好，运行和维护成本低，杀菌和防垢效果优秀，非常适合大规模推广应用。附图说明附图1为本专利技术装置的立体结构示意图。附图2为本专利技术装置中反应器壳体的立体结构示意图。附图3为本专利技术装置中反应器壳体的内部结构示意图。附图4为本专利技术实施例矩形阳极板的结构示意图。附图5为本专利技术实施例圆盘阴极板的结构示意图。1-反应器壳体，2-矩形阳极板，3-圆盘阴极板，4-阳极轴，5-阴极轴，6-刮刀支撑架，7-刮刀，8-超声波液位探针，101-进水口，102-溢流出水口，103-排污口，104-支撑底座。具体实施方式为了理解本专利技术，下面将结合附图对本专利技术进行详细描述。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。大流量敞开式循环冷却水的电解处理装置，立体结构如附图1所示，由反应器壳体1、矩形阳极板2、圆盘阴极板3、阳极轴4、阴极轴5、刮刀支撑架6、刮刀7和超声波液位探针8组成。反应器壳体1的立体结构如附图2所示，正面下部设有进水口101，背面上部设有溢流出水口102，下部设有排污口103，底部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大流量敞开式循环冷却水的电解处理装置，包括反应器壳体，反应器壳体下部和上部分别设有进水口和溢流出水口，其特征在于：所述反应器壳体内设有固定的阳极轴和可以回转运动的阴极轴，所述阴极轴上设有多个与其固定相连的阴极板，阴极轴和其上阴极板一起构成回转体，所述阳极轴上设有多个与其固定相连的阳极板，阳极板与阴极板相互平行交错分布，所述阴极轴和阳极轴分别通过导线与外部电源的负极和正极相连。

【技术特征摘要】
1.一种大流量敞开式循环冷却水的电解处理装置，包括反应器壳体，反应器壳体下部和上部分别设有进水口和溢流出水口，其特征在于：所述反应器壳体内设有固定的阳极轴和可以回转运动的阴极轴，所述阴极轴上设有多个与其固定相连的阴极板，阴极轴和其上阴极板一起构成回转体，所述阳极轴上设有多个与其固定相连的阳极板，阳极板与阴极板相互平行交错分布，所述阴极轴和阳极轴分别通过导线与外部电源的负极和正极相连。2.如权利要求1所述的电解处理装置，其特征在于：所述反应器壳体内设有刮刀，所述刮刀包括刮刀轴和固定于刮刀轴上的多个刀片，每个刀片均伸入到两个阴极板之间，当阴极轴带动阴极板回转运动时，刀片与阴极板产生相对运动，从而将其上沉积附着物刮下。3.如权利要求2所述的电解处理装置，其特征在于：所述阴极轴上的阴极板形状为圆形板、椭圆形板或者多边形板。4.如权利要求3所述的电解处理装置，其特征在于：所述阴极轴上的阴极板为尺寸相同的圆形板。5.如权利要求1或2所述的电解处理装置，其特征在于：所述阴极板采用低碳钢、不锈钢、钛、钛合金、镍以及镍合金中任意一种材料制成。6.如权利要求1或2所述的电解处理装置，其特征在于：所述阳极板为涂层钛电极，涂层可以是钌钛二元氧化物、钌...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈东，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42