電吸附除硬設備、循環冷卻水處理系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及水處理領域，尤其涉及一種用于循環冷卻水系統的電吸附除硬設備。
【背景技術】
[0002] 循環水系統是冶金、能源、化工企業生產必不可少的能源介質之一。目前，對于循 環水處理系統，為減少因循環水中鹽類等的濃縮而對管道及設備造成的不利影響，普遍使 用投加化學藥劑的方法來保持水質穩定，以提高循環水系統的濃縮倍數。然而傳統的投加 化學藥劑的水處理方法在藥劑費昂貴，運行成本高，以及系統排污廢水中含有的磷會對環 境造成污染等方面仍存在一定弊端
[0003] 以電化學方法進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，同時產生氧化性物質如Cl 2等，電解產生余氯可以抑制循環水系統中菌藻的滋 生，具有殺菌滅藻功能。但目前現有電化學水處理一般存在處理效果差和處理效果不穩定 的問題。
【發明內容】
[0004] 針對上述問題，本發明的目的是提供一種應用于循環冷卻水處理的電吸附除硬設 備和包括該電吸附除硬設備的循環冷卻水處理系統以及方法。
[0005] 本發明的技術方案如下：
[0006] -種電吸附除硬設備，其包括
[0007] 殼體，所述殼體上設置有進水口和出水口；以及
[0008] 電解管，所述電解管設置在所述殼體中，所述電解管包括中空管體和位于所述中 空管體內部的惰性電極，所述惰性電極與所述中空管體之間有預設間隙，其中所述中空管 體作為陽極，所述惰性電極作為陰極;所述預設間隙為150_至1000mm;
[0009] 水進入所述電吸附除硬設備后，水中的結垢離子在電解管的作用下結垢沉積在所 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形，所述惰性電極的截面為圓形，所述中空 管體的內徑與所述惰性電極的外徑之比為2~20:1。
[0011]其中，在所述進水口和所述電解管之間還設置有布水擋板，所述布水擋板上設置 有布水孔，所述布水孔與所述電解管相連通。
[0012] 其中，在所述進水口與所述布水擋板之間還設置有氣體進口。
[0013] 其中，所述電解管的數量至少為兩個，相鄰兩根電解管之間的距離與所述電解管 的預設間隙之間的比值為2~5:1。
[0014] 其中，所述電解管的數量為八根，其中四根所述電解管串聯形成第一電解管組，另 外四根所述電解管串聯形成第二電解管組，所述第一電解管組和所述第二電解管組并聯連 接。
[0015] 本發明還提供一種循環冷卻水處理系統，其包括無閥濾池和上述的電吸附除硬設 備，所述電吸附除硬設備與所述無閥濾池相連通。
[0016] 本發明還提供一種循環冷卻水處理方法，采用上述的循環冷卻水處理系統，其包 括如下步驟：
[0017] S100:將占總量5%至20%的循環冷卻水通入所述循環冷卻水處理系統的無閥濾 池進行過濾處理；
[0018] S200:經過過濾處理的循環冷卻水進入電吸附除硬設備，并同時在電吸附除硬設 備中通入C〇2 ;
[0019] S300:將處理后的循環冷卻水返回至循環冷卻水管道中。
[0020] 其中，所述循環冷卻水在所述電吸附除硬設備中的流動速度為20~100L/min。
[0021 ]其中，所述循環冷卻水處理方法還包括排污步驟;所述排污步驟包括運行一定時 間后，關閉出水口，打開排污口，使循環冷卻水高速進入所述電吸附除硬設備對所述電吸附 除硬設備進行沖洗。
[0022]本發明的有益效果是：
[0023] (1)本發明的電吸附除硬設備采用電化學除垢，綠色無污染，符合節能環保的要 求；
[0024] (2)本發明的電吸附除硬設備結構簡單，操作方便，電解管中的陽極和陰極的內外 設置使得陽極和陰極之間形成的電場強度較大，從而保證了除垢效果;經試驗，本發明的電 吸附除硬設備的Ca 2+、Mg2+離子的脫除率達到40~80% ;
[0025] (3)通過設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為本發明的電吸附除硬設備的一個實施例的整體示意圖；
[0027] 圖2為本發明的電吸附除硬設備的電解管的一個實施例的整體示意圖；
[0028] 圖3為本發明的電吸附除硬設備的另一實施例的整體示意圖；
[0029] 圖4為本發明的電吸附除硬設備的殼體的一個實施例的俯視示意圖；
[0030] 圖5為本發明的循環冷卻水處理系統的一個實施例的整體示意圖。
【具體實施方式】
[0031] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合具體附圖及具體 實施例，對本發明進行進一步詳細說明。
[0032] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相 互組合。
[0033] 參見圖1，本發明提供一種電吸附除硬設備，其包括殼體100和設置在殼體100中并 固定在殼體上的電解管200。其中所述殼體100上設置有進水口 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之間有預設間隙，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與直流電源的負極連接，惰性電極220和直流電源的負極連接。水進入所述電 吸附除硬設備后，水中的結垢離子在電解管200的作用下結垢沉積在所述中空管體的表面。 使用時循環冷卻水進入中空管體與惰性電極之間的預設間隙，本實施例中預設間隙為 150mm至1000mm，優選為300mm至700mm。本實施例中電吸附除硬設備的電壓為24~36V，電流 為15~25A。
[0034] 上述電吸附除硬設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、鎂等結垢離子與氫氧根離子、碳酸根離子反應生成氫氧化 鈣、氫氧化鎂、碳酸鈣、碳酸鎂，以水垢的形式附著在陰極上。陰極的主要化學反應為：
[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化成流離氯，同時產生微量臭氧、氧自由基、 氫氧根自由基和雙氧水。這一系列產物提供了殺菌效應，結合較高的直流電及陰極附近的 高pH環境和陽極附近的低pH環境，維持了一個良好的消毒環境。陽極的主要化學反應為： [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，水中的結垢離子結垢沉積在陰極表面上，從而降低了 水的硬度。同時本發明的電吸附除硬設備采用了電化學方法處理水的硬度，不添加任何化 學藥劑，節能環保。本實施例中的陽極設置在陰極的內部，同時設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度高且均勻，在一定的電流密度下 保證電場強度足夠大，以保證較好的除垢效果。
[0049] 在其中一個實施例中，所述中空管體210的截面形狀為圓環形，所述惰性電極220 的截面為圓形，所述中空管體210的內徑與所述惰性電極220的外徑之比為2~20:1，優選為 5~10:1。將陽極和陰極均設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] 在其中一個實施例中，參見圖1，為了使得進入電吸附除硬設備的水均進入電解 管，本實施例在所述進水口 101和所述電解管200的入口之間還設置有布水擋板300，所述布