电吸附除硬设备、循环冷却水处理系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水处理领域，尤其涉及一种用于循环冷却水系统的电吸附除硬设备。
【背景技术】
[0002] 循环水系统是冶金、能源、化工企业生产必不可少的能源介质之一。目前，对于循 环水处理系统，为减少因循环水中盐类等的浓缩而对管道及设备造成的不利影响，普遍使 用投加化学药剂的方法来保持水质稳定，以提高循环水系统的浓缩倍数。然而传统的投加 化学药剂的水处理方法在药剂费昂贵，运行成本高，以及系统排污废水中含有的磷会对环 境造成污染等方面仍存在一定弊端
[0003] 以电化学方法进行水处理的原理在于，将水中的Ca2+、Mg2+以固体形式排除，降低 水体的硬度，同时产生氧化性物质如Cl 2等，电解产生余氯可以抑制循环水系统中菌藻的滋 生，具有杀菌灭藻功能。但目前现有电化学水处理一般存在处理效果差和处理效果不稳定 的问题。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种应用于循环冷却水处理的电吸附除硬设 备和包括该电吸附除硬设备的循环冷却水处理系统以及方法。
[0005] 本发明的技术方案如下：
[0006] -种电吸附除硬设备，其包括
[0007] 壳体，所述壳体上设置有进水口和出水口；以及
[0008] 电解管，所述电解管设置在所述壳体中，所述电解管包括中空管体和位于所述中 空管体内部的惰性电极，所述惰性电极与所述中空管体之间有预设间隙，其中所述中空管 体作为阳极，所述惰性电极作为阴极;所述预设间隙为150_至1000mm;
[0009] 水进入所述电吸附除硬设备后，水中的结垢离子在电解管的作用下结垢沉积在所 述中空管体的表面。
[0010] 其中，所述中空管体的截面形状为圆环形，所述惰性电极的截面为圆形，所述中空 管体的内径与所述惰性电极的外径之比为2~20:1。
[0011]其中，在所述进水口和所述电解管之间还设置有布水挡板，所述布水挡板上设置 有布水孔，所述布水孔与所述电解管相连通。
[0012] 其中，在所述进水口与所述布水挡板之间还设置有气体进口。
[0013] 其中，所述电解管的数量至少为两个，相邻两根电解管之间的距离与所述电解管 的预设间隙之间的比值为2~5:1。
[0014] 其中，所述电解管的数量为八根，其中四根所述电解管串联形成第一电解管组，另 外四根所述电解管串联形成第二电解管组，所述第一电解管组和所述第二电解管组并联连 接。
[0015] 本发明还提供一种循环冷却水处理系统，其包括无阀滤池和上述的电吸附除硬设 备，所述电吸附除硬设备与所述无阀滤池相连通。
[0016] 本发明还提供一种循环冷却水处理方法，采用上述的循环冷却水处理系统，其包 括如下步骤：
[0017] S100:将占总量5%至20%的循环冷却水通入所述循环冷却水处理系统的无阀滤 池进行过滤处理；
[0018] S200:经过过滤处理的循环冷却水进入电吸附除硬设备，并同时在电吸附除硬设 备中通入C〇2 ;
[0019] S300:将处理后的循环冷却水返回至循环冷却水管道中。
[0020] 其中，所述循环冷却水在所述电吸附除硬设备中的流动速度为20~100L/min。
[0021 ]其中，所述循环冷却水处理方法还包括排污步骤;所述排污步骤包括运行一定时 间后，关闭出水口，打开排污口，使循环冷却水高速进入所述电吸附除硬设备对所述电吸附 除硬设备进行冲洗。
[0022]本发明的有益效果是：
[0023] (1)本发明的电吸附除硬设备采用电化学除垢，绿色无污染，符合节能环保的要 求；
[0024] (2)本发明的电吸附除硬设备结构简单，操作方便，电解管中的阳极和阴极的内外 设置使得阳极和阴极之间形成的电场强度较大，从而保证了除垢效果;经试验，本发明的电 吸附除硬设备的Ca 2+、Mg2+离子的脱除率达到40~80% ;
[0025] (3)通过设置阳极和阴极之间的间隙保证了阳极和阴极之间形成的电场均匀。
【附图说明】
[0026] 图1为本发明的电吸附除硬设备的一个实施例的整体示意图；
[0027] 图2为本发明的电吸附除硬设备的电解管的一个实施例的整体示意图；
[0028] 图3为本发明的电吸附除硬设备的另一实施例的整体示意图；
[0029] 图4为本发明的电吸附除硬设备的壳体的一个实施例的俯视示意图；
[0030] 图5为本发明的循环冷却水处理系统的一个实施例的整体示意图。
【具体实施方式】
[0031] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体附图及具体 实施例，对本发明进行进一步详细说明。
[0032] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。
[0033] 参见图1，本发明提供一种电吸附除硬设备，其包括壳体100和设置在壳体100中并 固定在壳体上的电解管200。其中所述壳体100上设置有进水口 101和出水口 102。电解管200 包括中空管体210和位于所述中空管体210内部的惰性电极220,所述惰性电极220与所述中 空管体210之间有预设间隙，其中所述中空管体作为阳极，所述惰性电极作为阴极;使用时 中空管体210与直流电源的负极连接，惰性电极220和直流电源的负极连接。水进入所述电 吸附除硬设备后，水中的结垢离子在电解管200的作用下结垢沉积在所述中空管体的表面。 使用时循环冷却水进入中空管体与惰性电极之间的预设间隙，本实施例中预设间隙为 150mm至1000mm，优选为300mm至700mm。本实施例中电吸附除硬设备的电压为24~36V，电流 为15~25A。
[0034] 上述电吸附除硬设备通电后在阴极附近形成高浓度的氢氧根离子及碳酸根离子， 这时pH值升高(pH>9)，水中的钙、镁等结垢离子与氢氧根离子、碳酸根离子反应生成氢氧化 钙、氢氧化镁、碳酸钙、碳酸镁，以水垢的形式附着在阴极上。阴极的主要化学反应为：
[0035] 2H20+2e-->Η2?+20Η-;
[0036] HC03"+Oh"^C032>H2〇；
[0037] Ca2++C032--CaC03 丄；
[0038] Ca2++OH_-Ca(OH)2丄。
[0039] 在氢气的作用下，在阴极上形成的水垢属于疏松的软水垢，极易清除。
[0040] 在阳极附近，电流将水中的氯离子转化成流离氯，同时产生微量臭氧、氧自由基、 氢氧根自由基和双氧水。这一系列产物提供了杀菌效应，结合较高的直流电及阴极附近的 高pH环境和阳极附近的低pH环境，维持了一个良好的消毒环境。阳极的主要化学反应为： [0041 ]生成氧气：40Η_-〇2?+2Η2〇+4θ-;
[0042] 生成游离氯：Cr-Cl+e-;
[0043] 生成氯气：2Cr-Cl2T+e-;
[0044] 生成臭氧:〇2+20H ~>03+1120+20 ；
[0045] 生成氢氧基自由根:OH-OH · +e_;
[0046] 生成过氧化氢(双氧水）：2H20-H20 2+2H+;
[0047] 生成氧自由基：2H2〇4〇 ·+2H++2e。
[0048] 通过上述阳极和阴极反应，水中的结垢离子结垢沉积在阴极表面上，从而降低了 水的硬度。同时本发明的电吸附除硬设备采用了电化学方法处理水的硬度，不添加任何化 学药剂，节能环保。本实施例中的阳极设置在阴极的内部，同时设置了阳极和阴极之间的距 离（间隙），这样能够保证阳极和阴极之间形成的电场强度高且均匀，在一定的电流密度下 保证电场强度足够大，以保证较好的除垢效果。
[0049] 在其中一个实施例中，所述中空管体210的截面形状为圆环形，所述惰性电极220 的截面为圆形，所述中空管体210的内径与所述惰性电极220的外径之比为2~20:1，优选为 5~10:1。将阳极和阴极均设置为圆形能够保证形成的电场密度均匀，同时保证阴极的面积 足够大，电场均匀能够使得结垢离子均匀沉积在阴极上，从而避免不均匀的垢层造成的阳 极的局部腐蚀。
[0050] 在其中一个实施例中，参见图1，为了使得进入电吸附除硬设备的水均进入电解 管，本实施例在所述进水口 101和所述电解管200的入口之间还设置有布水挡板300，所述布