本发明涉及水处理技术领域，具体而言，涉及一种三维电解水处理装置及其控制方法。
背景技术：
目前废水(包括生活污水、工业废水等)的处理方式通常可分为两大类：生物法及物理化学法。在物理化学法中，可利用电解方式对废水进行处理净化。即，利用正负电极电解催化废水，形成更多的氧化活性较强的自由基(如﹒oh、﹒ooh、﹒h等)，该类自由基与水中的有机染污物、重金属等无选择地快速发生链式反应，进行氧化降解，达到废水净化处理的目的。然而在废水降解处理的过程中，电极在长时间的处理过程中容易附着沉淀物而板结钝化，使得废水处理的效率逐渐降低。现有技术中，通常需要人工对板结的结垢进行清理，而这种方式效率低，且在处理时需要停止废水处理。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种三维电解水处理装置及其控制方法，以解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明实施例所提供的技术方案如下所示：
第一方面，本发明实施例提供一种三维电解水处理装置，包括处理模块、第一电极、第二电极、催化填料、清理组件，以及时钟模块；所述第一电极、所述第二电极、所述时钟模块均与所述处理模块连接，所述催化填料设置于所述第一电极与所述第二电极之间，所述清理组件用于清理所述第一电极和/或所述第二电极上附着的结垢，所述处理模块用于根据所述时钟模块产生的时钟信号生成控制信号，以使所述第一电极、所述第二电极间歇导通或断开。
可选地，上述三维电解水处理装置还包括：用于检测待处理水ph值的ph值传感器、用于检测待处理水体积的液位计，以及
用于容置第一预设浓度值的酸性溶液的第一容器；所述第一容器的出液管中设置有第一流量计及第一电磁阀，所述ph值传感器、所述液位计、所述第一流量计、所述第一电磁阀均与所述处理模块连接；当所述处理模块确定所述ph值传感器检测的所述ph值大于或等于预设范围的最大值时，所述处理模块用于根据预设运算规则确定调节所述待处理水的ph值在所述预设范围内时，待添加的所述酸性溶液的第一体积范围；所述处理模块用于在检测到排放的所述酸性溶液的体积值在所述第一体积范围内时，控制所述第一电磁阀关闭。
可选地，上述三维电解水处理装置还包括：用于检测待处理水ph值的ph值传感器、用于检测待处理水体积的液位计，以及
用于容置第二预设浓度值的碱性溶液的第二容器；所述第二容器的出液管中设置有第二流量计及第二电磁阀，所述ph值传感器、所述液位计、所述第二流量计、所述第二电磁阀均与所述处理模块连接；当所述处理模块确定所述ph值传感器检测的所述ph值小于或等于预设范围的最小值时，所述处理模块用于根据预设运算规则确定调节所述待处理水的ph值在所述预设范围内时，待添加的所述碱性溶液的第二体积范围；所述处理模块在检测到排放的所述碱性溶液的体积值在所述第二体积范围内时，控制所述第二电磁阀关闭。
可选地，上述清理组件包括曝气风机及通风管，所述通风管的一端与所述曝气风机的出风口连通，形成用于为待处理水鼓入空气的风道。
可选地，上述清理组件包括超声波发生器。
可选地，上述三维电解水处理装置还包括循环水泵及文丘里曝气器，所述循环水泵与所述文丘里曝气器连接，并形成贯通的输水通道。
可选地，上述三维电解水处理装置还包括多孔底板与多孔顶板，所述催化填料设置于所述多孔底板与所述多孔顶板之间。
可选地，上述三维电解水处理装置还包括与所述处理模块连接的电源模块。
可选地，上述催化填料包括铁碳填料，所述铁碳填料设置有多个镂空通孔，且所述铁碳填料的中的铁与碳的物质的量的比值为1。
第二方面，本发明实施例提供一种三维电解水处理装置的控制方法，包括：
控制三维电解水处理装置中的清理组件清理所述三维电解水处理装置中第一电极和/或第二电极上附着的结垢；
接收所述三维电解水处理装置中的时钟模块产生的时钟信号；
当所述时钟信号对应的时刻为预设时刻时，生成控制信号，并根据所述控制信号控制所述第一电极、所述第二电极间歇导通或间歇断开。
相对于现有技术而言，本发明提供的三维电解水处理装置及其控制方法至少具有以下有益效果：该三维电解水处理装置包括处理模块、第一电极、第二电极、催化填料、清理组件，以及时钟模块。第一电极、第二电极、时钟模块均与处理模块连接，催化填料设置于第一电极与第二电极之间，清理组件用于清理第一电极和/或第二电极上附着的结垢，处理模块用于根据时钟模块产生的时钟信号生成控制信号，以使第一电极、第二电极间歇导通或断开。本方案通过清理组件对第一电极与第二电极进行清理，以及通过第一电极、第二电极间歇导通产生的振动对结垢进行清理，一方面可自动实现对第一电极与第二电极的清理，另一方面有助于提高清理效率及清理效果。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的三维电解水处理系统的一种剖视图。
图2为本发明实施例提供的三维电解水处理装置方框示意图之一。
图3为本发明实施例提供的三维电解水处理装置的一种剖视图。
图4为本发明实施例提供的三维电解水处理装置的方框示意图之二。
图5为本发明实施例提供的三维电解水处理装置的控制方法的流程示意图。
图标：10-三维电解水处理系统；100-三维电解水处理装置；110-处理模块；121-第一电极；122-第二电极；130-催化填料；140-清理组件；141-曝气风机；142-超声波发生器；150-时钟模块；161-第一容器；162-第二容器；163-ph值传感器；164-液位计；165-第一流量计；166-第二流量计；167-第一电磁阀；168-第二电磁阀；170-循环水泵；180-电源模块；191-多孔顶板；192-多孔底板；200-输水装置；300-调节池；400-反应池。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电性连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请结合参照图1和图2，其中，图1为本发明实施例提供的三维电解水处理系统10的一种剖视图，图2为本发明实施例提供的三维电解水处理装置100方框示意图之一。本发明实施例一种三维电解水处理系统10，用于对废水进行净化处理。其中，该三维电解水处理系统10包括三维电解水处理装置100及输水装置200。三维电解水处理装置100设置于用于容置待处理水的反应池400中，输水装置200用于向反应池400输入待处理水，或排出反应池400中的水。另外，废水可以为生活污水或工业废水等，这里不作具体限定。
在本实施例中，废水在进入反应池400之前，可预先在调节池300中对废水的ph值进行调节，当在调节池300中的废水的ph值被调节到预设范围内时，则将调节池300中的废水通过输水装置200运输至反应池400，然后由三维电解水处理装置100对废水进行净化处理。其中，对废水ph值的调节，有助于加快对废水进行催化电解反应速率，从而提高废水处理的效率。另外，预设范围可根据实际情况进行设置，例如，预设范围为3至6，这里对预设范围不作具体限定。当然，在其他实施方式中，调节池300与反应池400可以合并为一个容器。
在本实施例中，三维电解水处理系统10可以包括处理模块110、第一电极121、第二电极122、催化填料130、清理组件140，以及时钟模块150。第一电极121、第二电极122、时钟模块150均与处理模块110连接。催化填料130设置于第一电极121与第二电极122之间，清理组件140用于清理第一电极121和第二电极122上附着的结垢，或者清理第一电极121或第二电极122上附着的结垢。处理模块110用于根据时钟模块150产生的时钟信号生成控制信号，以使第一电极121、第二电极122间歇导通或断开。
在本实施例中，处理模块110可以是中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。
可选地，第一电极121与第二电极122可以为板状电极。其中，第一电极121可以为正电极，第二电极122为负电极；或者第一电极121为负电极，第二电极122为正电极。例如，第一电极121与第二电极122可以为不锈钢电极、石墨电极、钛基钌铱钛锡涂层电极、形稳性阳极电极(dsa电极)中的两种电极，当然，第一电极121与第二电极122也可以为其他材料形成的电极，这里对第一电极121与第二电极122的组成材料不作具体限定。
可选地，催化填料130包括铁碳填料。铁碳填料设置有多个镂空通孔，且铁碳填料的中的铁与碳的物质的量(其单位为摩尔，符号为mol)的比值为1。其中，镂空通孔有助于增大催化填料130与废水的接触面积，也就是增大与废水电解反应的反应面积，从而有助于提高废水的净化效率。
可以理解地，铁与碳的物质的量的比为1:1，在混合均匀后通过相应磨具烧制便可得到具有多个镂空通孔的铁碳填料。其中，一个铁原子与一个碳原子可构成一个微型原电池，即该方式形成的催化填料130的电化学腐蚀微型原电池的数量配对比例最大，有助于提高催化电解反应的速率，从而提高废水净化的效率。
可选地，时钟模块150可以为时钟芯片，用于生成时钟信号，并根据时钟信号进行计时。例如，时钟模块150可以为型号为sd2401或ds1302的时钟芯片，这里对时钟模块150的具体型号不作具体限定。当然，在其他实施方式中，时钟模块150也可以集成到处理模块110中，由处理模块110实现计时功能。
请参照图4，为本发明实施例提供的三维电解水处理装置100的方框示意图之二。可选地，三维电解水处理装置100还包括：用于检测待处理水ph值的ph值传感器163、用于检测待处理水体积的液位计164，以及用于容置第一预设浓度值的酸性溶液的第一容器161。第一容器161的出液管中设置有第一流量计165及第一电磁阀167，ph值传感器163、液位计164、第一流量计165、第一电磁阀167均与处理模块110连接。其中，第一预设浓度值可根据实际情况进行设置，且酸性溶液的氢离子(﹒h)浓度大于预设范围中最大氢离子的浓度。酸性溶液可以是，但不限于盐酸溶液、硫酸溶液等。
可理解地，当处理模块110确定ph值传感器163检测的ph值大于或等于预设范围的最大值时，处理模块110用于根据预设运算规则确定调节待处理水的ph值在预设范围内时，待添加的酸性溶液的第一体积范围；处理模块110用于在检测到排放的酸性溶液的体积值在第一体积范围内时，控制第一电磁阀167关闭，从而使得调节后的废水的ph值在预设范围内。
进一步地，第一体积范围的确定方式可以为：根据ph值传感器163采集的废水的ph值、液位计164采集得到的废水的体积、第一预设浓度值、预设浓度范围的最大值及最小值，确定得到需要的酸性溶液的最大体积及最小体积，最大体积与最小体积便形成了第一体积范围。
可选地，三维电解水处理装置100还包括：用于检测待处理水ph值的ph值传感器163、用于检测待处理水体积的液位计164，以及用于容置第二预设浓度值的碱性溶液的第二容器162。第二容器162的出液管中设置有第二流量计166及第二电磁阀168，ph值传感器163、液位计164、第二流量计166、第二电磁阀168均与处理模块110连接。其中，第二预设浓度值可根据实际情况进行设置，且酸性溶液的氢氧根离子(﹒oh)浓度大于预设范围中最大氢氧根离子的浓度。碱性溶液可以包括氢氧化钠溶液、苏打水等，这里不作具体限定。
可理解地，当处理模块110确定ph值传感器163检测的ph值小于或等于预设范围的最小值时，处理模块110用于根据预设运算规则确定调节待处理水的ph值在预设范围内时，待添加的碱性溶液的第二体积范围；处理模块110在检测到排放的碱性溶液的体积值在第二体积范围内时，控制第二电磁阀168关闭。其中，对第二体积范围的计算方式可参照对第一体积范围的计算方式，这里不再赘述。
可选地，第一容器161可以设置液位计164，当处理模块110确定液位计164探测到第一容器161中酸性溶液的体积小于预设体积(可根据实际情况进行设置)时，生成报警信号，然后利用报警模块通过灯光报警或声音报警的方式发出报警提示，以便于管理人员对第一容器161添加酸性溶液，避免第一容器161中的酸性溶液不足以将废水的ph值调节至预设范围内。当然，第二容器162也可以设置液位计164，并对碱性溶液的体积进行检测报警，其工作方式与第一容器161相类似，这里不再赘述。
基于上述设计，若废水的ph值不在预设范围内时，可自动对待处理水(废水)添加酸性溶液或碱性溶液，以对废水的ph值进行调节，并使得调节后的ph值在预设的范围内，进而有助于减少人工操作的步骤，提高废水处理的自动化程度，另外还可以节省调节ph值的时间，从而有助于提高水处理的效率。
可选地，三维电解水处理装置100可以包括文丘里曝气器，用于为待处理水鼓入空气，以提高待处理水的含氧量。
可选地，清理组件140包括曝气风机141及通风管，通风管的一端与曝气风机141的出风口连通，形成用于为待处理水鼓入空气的风道。其中，曝气风机141可以联接文丘里曝气器。
可选地，清理组件140包括超声波发生器142，用于通过发出超声波以清除第一电极121、第二电极122及催化填料130上的结垢或沉积物。
可选地，清理组件140可以在处理模块110及时钟模块150的配合下通过设置通电占空比实现间歇工作，以降低能耗。例如，每第一隔预设时长控制清理组件140运行第二预设时长，其中，第一预设时长与第二预设时长可根据实际情况进行设置，通电占空比可理解为通电时长与通电时长、断电时长之和的比值(通电占空比＝通电时间/(通电+断电)时间)。另外，不同种类的清理组件140(比如超声波发生器142与曝气风机141)的运行时长可以相同，也可以不同，这里不作具体限定。
现有技术中，在铁碳填料运行一段时间后，因污水中的悬浮物、污染物及降解中间产物往往会吸附或沉积在电极表面，导致电极表面堵塞、板结从而影响电化学反应的电流效率。本实施例可以采用定时间歇曝气，使铁碳填料的粒子电极在混合液、气的推动下相对分散在溶液中，在电场作用强化传质过程，加速在溶液中的有机污染物向粒子电极和正、负电解电极板上扩散。同时能补充溶液中的氧气，溶液中的氧气在粒子电极表面或阴极上捕获电子而还原成为强氧化剂(过氧化氢)，从而氧化有机污染物。另外，反应池400内的超声波发生器142对阴阳电极表面与铁碳填料填充的粒子电极表面发出超声波，以使电极及铁碳填料因高频振动而将结垢振动到脱离表面，从而达到清洗、去除杂物的功效。
在本实施例中，超声波发生器142的数量可以为一个或多个，可以根据第一电极121与第二电极122之间导电率控制启停。例如，若导电率较低，那么第一电极121与第二电极122可能附着有结垢，此时可以启动超声波发生器142，以对结垢进行清理。
在本实施例中，上述设计在通电时段内使在阳极板与铁碳填料的粒子电极粒子表面发生得失电子效应，产生羟基自由基等氧化活性强的自由基发生电化学反应，使阴阳电极、粒子电子所形成的三维电极与污水另外构成等效电容器在阴阳电极两极发生的游离电荷分布变化，有效地降低能耗和电极损耗。而在断电时间内铁碳填料作为填充粒子在酸性溶液中发生微电解反应，同样能产生出羟基自由基(﹒oh)与(﹒ooh、﹒h)等氧化活性极强的自由基，并使有机物充分扩散迁移到粒子电极、阴阳电极表面，更加有利于反应的传质过程，提升三维电解水处理装置100的反应效率。当然，在其他实施方式中，催化填料130还可以包括其他催化剂，这里不再赘述。
可选地，三维电解水处理装置100还包括循环水泵170及文丘里曝气器。循环水泵170与所述文丘里曝气器连接，并形成贯通的输水通道。
在本实施例中，文丘里曝气器可以配合循环水泵170，将外界空气混入待处理水中，以增加待处理水的含氧量。另外，循环水泵170可以按文丘里曝气器的原理将从曝气风机141处的空气与循环水泵170的水进行混合，从而增加待处理水含氧量，进而提高待处理水氧化降解的反应速率。可选地，循环水泵170可以将待处理水高速输出，从而利用高速流动的水对第一电极121、第二电极122及催化填料130进行清洗，进而提高清洗效果。
可选地，三维电解水处理装置100还包括多孔底板192与多孔顶板191，催化填料130设置于多孔底板192与多孔顶板191之间。
可理解地，多孔底板192与多孔顶板191用于限制固定第一电极121、第二电极122及催化填料130。在循环水泵170即曝气风机141工作时，可使得催化填料130在多孔底板192与多孔顶板191构成的空间内悬浮、分散、移动，以降低污水处理过程中的有机污染物颗粒、悬浮物对铁碳填料粒子电极及正负电极板表面的影响，提高三维电极粒子电极的电流效率、液相传质过程及铁碳填料填充粒子电极循环清洗的能力。
进一步地，多孔底板192与多孔顶板191、电极板(第一电极121、第二电极122)围成用于容纳铁碳填料的容器，并与铁碳填料形成反应器。污水在呈现酸性的环境中以铁碳填料作为粒子电极，并在有正负电极板电场的作用下对污水进行阴阳极电解氧化还原反应。同时反应器内的循环水泵170将反应器内的污水进行抽取、泵送流程，在保持反应器内铁碳填料有悬浮移动的推动力、污水均质的作用，因有多孔底板192与多孔顶板191的限制，循环水泵170的推动力不足以使铁碳填料溢出在所构成的限制区域。
可选地，三维电解水处理装置100还包括多孔侧板，多个多孔侧板与多孔顶板191、多孔底板192可以围成闭合的容器，用于容置铁碳填料、超声波发生器142等部件，可以用于限定铁碳填料的浮动空间。
可选地，在反应池400中可设置液位计164，处理模块110在检测到液位低于反应器的报警液位时发出报警，并启动输水装置200进行补水工作。其中，报警液位可根据实际情况进行设置，这里不做具体限定。
可选地，三维电解水处理装置100还包括与处理模块110连接的电源模块180，用于为三维电极水处理装置及系统中的各部件提供电能。该电源模块180可以为电池模组、市电电源等，这里不作具体限定。其中，接入第一电极121与第二电极122的电源可以为直流电。
请参照图3，为本发明实施例提供的三维电解水处理装置100的一种剖视图。在本实施例中，第一电极121与第二电极122的数量可根据实际情况进行设置，例如，可采用共阴极或共阳极三维电极布置法。例如，可以设置两个第一电极121，且位于催化填料130的两侧；设置一个第二电极122，且位于催化填料130的中间部位。其中，若第一电极121为正电极，则该方式为共阴极三维电极布置法；若第一电极121为负电极，则该方式为共阳极三维电极布置法。
值得说明的是，在三维电极水处理装置及系统中，对于需要浸入到待处理水中的部件(比如超声波发生器142、流量计等)，这类部件可设置防酸碱腐蚀的防护罩，或者这类部件本身具有防酸碱腐蚀的结构，以保障各部件可正常运算。
请参照图5，为本发明实施例提供的三维电解水处理装置100的控制方法的流程示意图。本发明实施例还提供一种三维电解水处理装置100的控制方法，该控制方法应用于上述的三维电解水处理装置100，由处理模块110执行该控制方法的各步骤，实现电极附着结垢的自动清理，从而提高废水处理的效率。在本实施例中，控制方法可以包括以下步骤：
步骤s510，控制三维电解水处理装置100中的清理组件140清理三维电解水处理装置100中第一电极121和/或第二电极122上附着的结垢。
可理解地，清理组件140可以清理第一电极121和第二电极122上附着的结垢，或者可清理第一电极121或第二电极122上附着的结垢。
步骤s520，接收三维电解水处理装置100中的时钟模块150产生的时钟信号。
步骤s530，当时钟信号对应的时刻为预设时刻时，生成控制信号，并根据控制信号控制第一电极121、第二电极122间歇导通或间歇断开。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的控制方法的具体工作过程，可以参考前述装置中各部件的对应过程，在此不再过多赘述。
综上所述，本发明提供一种三维电解水处理装置及其控制方法。该三维电解水处理装置包括处理模块、第一电极、第二电极、催化填料、清理组件，以及时钟模块。第一电极、第二电极、时钟模块均与处理模块连接，催化填料设置于第一电极与第二电极之间，清理组件用于清理第一电极和/或第二电极上附着的结垢，处理模块用于根据时钟模块产生的时钟信号生成控制信号，以使第一电极、第二电极间歇导通或断开。本方案通过清理组件对第一电极与第二电极进行清理，以及通过第一电极、第二电极间歇导通产生的振动对结垢进行清理，一方面可自动实现对第一电极与第二电极的清理，另一方面有助于提高清理效率及清理效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。