负载可调、自动升降式电化学水处理装置的制作方法

背景技术：
现有循环冷却水处理主要有化学药剂法、物理法、电化学法三种。化学药剂法基本能够解决工业冷却循环水系统的结垢、腐蚀、滋生菌藻等问题，但运行成本过高，且对高硬度、高cl-、高cod、重污染的水系统不适用，而且在实际使用过程中既浪费水资源又对环境产生二次污染；物理法水处理在一些企业应用中取得了较好的效果，不乏大系统成功应用的案例，但物理法水处理技术在处理北方总硬度大于1500mg/l的高硬度水及中水时达不到企业对冷却水和国家对中水排放的要求；电化学水处理通过直接和间接的氧化还原、吸附、凝聚絮凝、协同转化等综合作用，对水中钙镁离子、氯离子、重金属、硝酸盐、胶体颗粒物、菌藻、色度、嗅味等具有良好的去除作用。与化学法相比，电化学水处理方法无需加入化学药剂，适用水质更广泛，处理效率更高，不产生浓盐水，无二次污染，操控简易，能帮助用户节水50％以上，能做到零排放，不产生腐蚀，循环水浓缩倍数小于1.5；与物理法相比，它能还原水中90％以上的钙镁离子，阴极捕获10％左右的钙、镁离子；另外，与中水(也有叫废水或污水)电催化氧化降低氯离子及cod相比可降低能耗90％；与离子交换软水器和膜技术相比，它不需要树脂、膜、试剂等物质就能把水的硬度、氯离子、电导率等降到预定的指标，它同时还能除去系统的老垢，循环水浓缩倍数、腐蚀率、二次污染情况同样达标，投资成本仅相当于一年的药剂费用集中使用，与膜技术相比只有几十分之一，既可在管路安装也可在水池不停产安装，运行成本低。但是，我国地域广阔，不同水系、不同地域、不同用水企业的水质状况千差万别，在现有电化学法的处理中存在以下两种不足：1、处理器在处理过程中其负载固定不变，参见附图1，处理器为4阳极5阴极结构，阳极1和阴极2都是以并联方式连接，这种并联固定的连接方式使得负载固定，在两种情况下会导致不好的处理效果：在循环冷却水循环量小，水质差，水体离子浓度高，导电性强和循环冷却水循环量大，水质差，水体离子浓度高，导电性强的这两种状况下，作为负载的处理器载水后的等效电阻非常小，负载过重，对这样的系统，常规设计的控制电源及用户水处理现场提供的交流电源的功率、电流无法满足处理器负载的需要，控制电源转化的功率很小，工作电压低、工作电流大，所以处理效果不佳；2、处理器一律为固定安装，不能随水池水位升降而升降；这使得水淹没过处理器时电流很大，且电缆与处理器的电极连接处易消溶；当水位低时，因受重力影响，使得进水口的进水有部分不能流经处理器内处理，从而导致处理效果不佳。

技术实现要素：
针对现有技术存在的上述不足，本发明提出一种负载可调、自动升降式电化学水处理装置，它可较好的解决现有技术所存在的上述不足。

通过下述技术方案可实现本发明的目的，一种负载可调、自动升降式电化学水处理装置，包括处理器，其特征在于，还包括升降装置；处理器与升降装置连接，可上下升降，处理器中的阳极和对应的阴极各为2个以上，处理器中一个阳极与两个阴极构成一个处理单元，处理单元之间的连接中既有串联又有并联。

所述的升降装置主要由探头、升探头、降探头、上升止杆、下降止杆、控制电路、电机、减速机、卷扬机、钢丝绳、定滑轮、溜槽、龙门架构成；电机、减速机、卷扬机、控制电路固定在溜槽的上端面，定滑轮固定在龙门架上，钢丝绳一端固定在卷扬机上，另一端通过固定在龙门架上的定滑轮与设在溜槽中的处理器连接，探头、上升止杆、下降止杆设在溜槽中对应位置，在处理器上还设有升探头和降探头，在处理器上端面对应下降止杆设有碰杆，控制电路分别与电机、探头、升探头和降探头电连接。

为使处理器上的垢不落入水中，在处理器的底部设有接垢器。

本发明的效果在于：它较好的解决了现有技术在处理循环冷却水时所存在的3个方面的问题：第一、小循环量、水质状况差、单台多电极处理器处理，控制电源低电压、大电流、实际转化电功率小、控制电源与处理器不适配，处理效果差；第二、循环量大、水质状况差、多台多电极处理器或多套处理器组处理，控制电源低电压、大电流、实际转化电功率小、控制电源与处理器(组)不适配，处理效果差；第三、循环冷却水系统设计有缺陷，凉水池的水位高低变化大，高位时淹没处理器顶端，导致电缆与处理器电极连接处产生电化腐蚀，低位时部分应被处理的水不能与处理器作用，处理效果差。上述第一、第二问题是通过改变处理器的负载而实现的，是在一定的范围内，通过对单阳极处理单元或单台处理器的测试确定电极或处理器组的改变方法，从而达到改变处理器或处理器组的负载，以使与电源相适配，用合理的成本解决大循环量、水质状况差的水质处理问题；所述该种效果的详细情况，还可参见三个具体实施例。上述第三问题是通过使处理器自动随水位升降而升降获得解决。

附图说明：

图1为现有技术处理器中阴阳极的电连接图；

图2为本发明简易结构示意图；

图3为本发明控制电路原理图；

图4为本发明实施例1的电连接结构示意图；

图5为本发明实施例2的电连接结构示意图；

图6本发明实施例3的电连接结构示意图。

具体实施方案：

实施例1，参见附图2、3、4，一种负载可调、自动升降式电化学水处理装置，它主要由控制电源(图中未显示)、处理器a、升降装置组成。处理器a由4个阳极1与5个阴极2和一个辅助阴极2组成；其中一个阳极1和2个阴极2或其中一个辅助阴极2构成一个处理单元。左1和左3阴极2与左2阳极1为一个处理单元；左3和左5阴极2与左4阳极1为一个处理单元；左5辅助阴极2和左7阴极2与左6阳极1为一个处理单元；左7阴极2和左9阴极2与左8阳极1为一个处理单元。左5阴极2与左5辅助阴极2通过绝缘板隔开，左5辅助阴极2居中布置，其长度和宽度小于左5阴极2的长度和宽度减去2个阳极与阴极间的距离。它们构成了4个处理单元，其中左1和左2处理单元并联，左3左4处理单元并联，前者和后者串联连接；前者阳极1并联的节点与控制电源正极电连接，后者阴极2并联节点与控制电源负极电连接。升降装置主要由探头3、升探头4、降探头5、上升止杆6、下降止杆7、控制电路8、电机9、减速机10、卷扬机11、钢丝绳12、定滑轮13、溜槽14、龙门架15、碰杆16、接垢器17构成；电机9、减速机10、卷扬机11、控制电路8固定在溜槽14的上端面；定滑轮13固定在龙门架15上；钢丝绳12一端固定在卷扬机11上，另一端通过固定在龙门架15上的定滑轮13与设在溜槽14中的处理器a连接。处理器a可随钢丝绳12在溜槽14中上下升降。探头3、上升止杆6、下降止杆7设在溜槽14中对应位置，在处理器a上还设有升探头4和降探头5，其上端面对应下降止杆7设有碰杆16。控制电路8分别与电机9及其继电接触系统、探头3、升探头4和降探头5电连接。为使处理器a上的垢不落入水中，在处理器a的底部设有接垢器17，与处理器a联动。探头3设在溜槽14壁上，其离水池底的高度和处理器a上升探头4和下降探头5与处理器a底部的距离相同。

本装置的作业流程是：通过控制电路8将处理器a放置在水中合适位置，所述合适位置是指水面不超过处理器a的电缆与阳极1的连接处。启动控制电源和控制电路，控制电源的直流电流通过并联的处理单元1和处理单元2的阳极再经水体流向并联的处理单元1和处理单元2的阴极，然后经过该阴极的并联节点流向处理单元3和处理单元4的阳极1的并联节点，再经水体流向处理单元3和处理单元4的阴极2并联节点并回到控制电源的负极。处理器a随水位自动升降流程是：当水位超过探头3的时候，探头3的信号经水体与升探头4联通，+12v电压信号经水体、探头4加到r2、r3，r3分压ur3加到三极管v4，v4导通使v5截止，信号继电器j1线圈电失而不工作，其常闭触点处于导通状态，由于km3闭合、km2常闭触点处于导通状态、kt1延时断开触点处于导通状态，则km1吸合，处理器a处于上升状态，同时时间继电器kt1得电延时，当升探头离开水面，则v4截止，v5导通，j1得电使其常闭触点断开，延时时间结束kt1延时断开触点断开，km1断电，电机d停止，处理器a停止上升；随着时间的推移，到下一次水位触及升探头4的位置时，控制电路重复前述动作，整个上升过程在“上升”导向电路的作用下处理器a只能上升不能下降；当水位达到最高处最后一次触及处理器a时，处理器a上升过程中触碰上升止杆6，在“下降”导向电路的作用下处理器a自动转入下降模式，km3断电，km4吸合其常开触点闭合，在降探头还未下降触及到水位的时候，v6截止，v7导通，信号继电器j2吸合，其常开触点j2闭合，由于km1常闭触点及kt2延时断开触点处于闭合状态，km2吸合，处理器a处于下降状态，同时时间继电器kt2得电延时，当降探头5触及水面时，v6导通，v7截止，j2失电其常开触点断开，延时结束kt2延时断开触点断开，km2失电停止，处理器a停止，且其降探头处于水中某处(电缆接头在水面之上)；当水位下降至降探头以下，v6截止，v7导通，信号继电器j2吸合，其常开触点j2闭合，处理器a重复前次动作，直到触碰降限位转为上升模式，如此循环。

上升模式下降探头5不起作用，反之上升探头4不起作用；手动操作是在自动状态失效、维护检修时而使用；处理器a升降时间的设置是用以减少电机因频繁启动而损坏。

实施例2，参见附图2、3、5，一种负载可调、自动升降式电化学水处理装置，它主要由控制电源(图中未显示)、处理器b、升降装置组成。处理器b由5个阳极1与6个阴极2和一个辅助阴极2组成；其中一个阳极1和2个阴极2或其中一个辅助阴极2构成一个处理单元。左1和左3阴极2与左2阳极1为一个处理单元；左3和左5阴极2与左4阳极1为一个处理单元；左5阴极2和左7阴极2与左6阳极1为一个处理单元；左7辅助阴极2和左9阴极2与左8阳极1为一个处理单元。左9阴极2和左11阴极2与左10阳极1为一个处理单元；左7阴极2与左7辅助阴极2通过绝缘板隔开，左7辅助阴极2居中布置，其长度和宽度小于左7阴极2的长度和宽度减去2个阳极与阴极的距离。它们构成了5个处理单元，其中左1、左2和左3处理单元并联，左4左5处理单元并联，前者和后者串联连接，前者阳极1并联的节点与控制电源正极电连接，后者阴极2并联节点与控制电源负极电连接。升降装置主要由探头3、升探头4、降探头5、上升止杆6、下降止杆7、控制电路8、电机9、减速机10、卷扬机11、钢丝绳12、定滑轮13、溜槽14、龙门架15、碰杆16、接垢器17构成；电机9、减速机10、卷扬机11、控制电路8固定在溜槽14的上端面。定滑轮13固定在龙门架15上。钢丝绳12一端固定在卷扬机11上，另一端通过固定在龙门架15上的定滑轮13与设在溜槽14中的处理器b连接。处理器b可随钢丝绳12在溜槽14中上下升降。探头3、上升止杆6、下降止杆7设在溜槽14中对应位置，在处理器b上还设有升探头4和降探头5，其上端面对应下降止杆7设有碰杆16。控制电路8分别与电机9、探头3、升探头4和降探头5电连接。为使处理器b上的垢不落入水中，在处理器b的下方设有接垢器17，与处理器b联动。探头3设在溜槽14壁上，其与水池底的距离和处理器b上升探头4和降探头5与处理器b底部的距离相同。

本装置的作业流程是：通过控制电路8将处理器b放置在水中合适位置，所述合适位置是指水面不超过处理器b的电缆与阳极1的连接处。启动控制电源和控制电路，控制电源的直流电流通过并联的处理单元1、处理单元2和处理单元3的阳极再经水体流向并联的处理单元1、处理单元2和处理单元3的阴极，然后经过该阴极的并联节点流向处理单元3和处理单元4的阳极1的并联节点，再经水体流向处理单元3和处理单元4的阴极2并联节点并回到控制电源的负极。处理器b随水位自动升降流程是：当水位超过探头3的时候，探头3的信号经水体与升探头4联通，+12v电压信号经水体、探头4加到r2、r3，r3分压ur3加到三极管v4，v4导通使v5截止，信号继电器j1线圈电失而不工作，其常闭触点处于导通状态，由于km3闭合、km2常闭触点处于导通状态、kt1延时断开触点处于导通状态，则km1吸合，处理器b处于上升状态，同时时间继电器kt1得电延时，当升探头离开水面，则v4截止，v5导通，j1得电使其常闭触点断开，延时结束kt1延时断开触点断开，km1断电，电机d停止，处理器b停止上升；随着时间的推移，到下一次水位触及升探头4的位置时，控制电路重复前述动作，整个上升过程在“上升”导向电路的作用下处理器b只能上升不能下降；当水位达到最高处最后一次触及处理器b时，处理器b上升过程中触碰上升止杆6，在“下降”导向电路的作用下处理器b自动转入下降模式，km3断电，km4吸合其常开触点闭合，在降探头还未下降触及到水位的时候，v6截止，v7导通，信号继电器j2吸合，其常开触点j2闭合，由于km1常闭触点及kt2延时断开触点处于闭合状态，km2吸合，处理器b处于下降状态，同时时间继电器kt2得电延时，当降探头5触及水面时，v6导通，v7截止，j2失电其常开触点断开，延时结束kt2延时断开触点断开，km2失电停止，处理器b停止且其降探头处于水中某处(电缆接头在水面之上)。当水位下降至降探头以下，v6截止，v7导通，信号继电器j2吸合，其常开触点j2闭合，处理器b重复前次动作。直到触碰降限位转为上升模式，如此循环。

上升模式下降探头5不起作用，反之上升探头4不起作用；手动操作是在自动状态失效、维护检修时而使用；处理器b升降时间的设置是用以减少电机因频繁启动而损坏。

实施例3，参见附图2、3、4、6，一种负载可调、自动升降式电化学水处理装置，它主要由控制电源(图中未显示)、处理器组(每一组由四台处理器a构成)、控制电路、升降装置组成，一台处理器a相当于一个处理器组的单元。图6为一个由4个处理器a构成的处理器组，该处理器组由两条串联的支路并联而成，左一处理器a的阴极与左三处理器a的阳极电连接，形成一条串联支路；左二处理器a的阴极与左四处理器a的阳极电连接，形成另一条串联支路；把第一条串联支路中左一处理器a的阳极与另一条串联支路中左二处理器a的阳极做并联连接然后与控制电源电缆正极电连接；把第一条串联支路中左三处理器a的阴极与另一条串联支路中左四处理器a的阴极做并联连接然后与控制电源电缆负极电连接，即完成控制电源与串并联负载的连接。从电工学串并联电路的等效负载计算结果可知，这四台处理器a串并联后的等效负载与一台处理器a的负载相同，电源与一台处理器a匹配即能与该处理器组匹配，处理的水量和处理效率更大更高，多处理器组的应用可以解决高难度、大循环量的水系统。本处理器组的4台处理器a固定在一个升降架子上(图2为单台使用情况)，对其中一台进行升降自动控制即可控制该处理器组。升降装置主要由探头3、升探头4、降探头5、上升止杆6、下降止杆7、控制电路8、电机9、减速机10、卷扬机11、钢丝绳12、定滑轮13、溜槽14、龙门架15、碰杆16、接垢器17构成；电机9、减速机10、卷扬机11、控制电路8固定在溜槽14的上端面。定滑轮13固定在龙门架15上。钢丝绳12一端固定在卷扬机11上，另一端通过固定在龙门架15上的定滑轮13与设在溜槽14中的处理器组连接。处理器组可随钢丝绳12在溜槽14中上下升降。探头3、上升止杆6、下降止杆7设在溜槽14中对应位置，在处理器组中只在一台处理器a上设有升探头4和降探头5，在该台处理器a上端面对应下降止杆7设有碰杆16。控制电路8分别与电机9及其继电接触系统、探头3、升探头4和降探头5电连接。为使处理器组的垢不落入水中，在处理器组的底部设有接垢器17，与处理器组联动。探头3设在溜槽14壁上，其离水池底的高度和处理器组上升探头4和下降探头5与处理器组底部的距离相同。

本装置的作业流程是：通过控制电路8将处理器组放置在水中合适位置，所述合适位置是指水面不超过处理器组的电缆与阳极1的连接处。启动控制电源和控制电路，如图6控制电源的直流电流分两路，一路经左一处理器a阳极到阴极，再经左三处理器a阳极到其阴极并回到控制电源的负极；另一路经左二处理器a阳极到阴极，再经左四处理器a阳极到其阴极并回到控制电源的负极，处理器a内部处理单元的连接方式同实施案例1。处理器组随水位自动升降流程是：当水位超过探头3的时候，探头3的信号经水体与升探头4联通，+12v电压信号经水体、探头4加到r2、r3，r3分压ur3加到三极管v4，v4导通使v5截止，信号继电器j1线圈电失而不工作，其常闭触点处于导通状态，由于km3闭合、km2常闭触点处于导通状态、kt1延时断开触点处于导通状态，则km1吸合，处理器组处于上升状态，同时时间继电器kt1得电延时，当升探头离开水面，则v4截止，v5导通，j1得电使其常闭触点断开，延时时间结束kt1延时断开触点断开，km1断电，电机d停止，处理器组停止上升；随着时间的推移，到下一次水位触及升探头4的位置时，控制电路重复前述动作，整个上升过程在“上升”导向电路的作用下处理器组只能上升不能下降；当水位达到最高处最后一次触及处理器组时，处理器组上升过程中触碰上升止杆6，在“下降”导向电路的作用下处理器组自动转入下降模式，km3断电，km4吸合其常开触点闭合，在降探头还未下降触及到水位的时候，v6截止，v7导通，信号继电器j2吸合，其常开触点j2闭合，由于km1常闭触点及kt2延时断开触点处于闭合状态，km2吸合，处理器组处于下降状态，同时时间继电器kt2得电延时，当降探头5触及水面时，v6导通，v7截止，j2失电其常开触点断开，延时结束kt2延时断开触点断开，km2失电停止，处理器组停止且其降探头处于水中某处(电缆接头在水面之上)。当水位下降至降探头以下，v6截止，v7导通，信号继电器j2吸合，其常开触点j2闭合，处理器组重复前次动作，直到触碰降限位转为上升模式，如此循环。

上升模式下降探头5不起作用，反之上升探头4不起作用；手动操作是在自动状态失效、维护检修时而使用；处理器a升降时间的设置是用以减少电机因频繁启动而损坏。

下面再列出2个案例来对本发明的进一步应用进行阐述：

1、某a钢厂案例，它对应于本实施例1的类型：

(1)为稳妥起见，该钢厂提出：用一台处理器(4阳极5阴极)做捕垢试验，如果运行一段时间处理器阴极有明显的垢体粘附，可以直观的证明该处理方法有降低水体中钙镁硬度的作用。

(2)一台处理器处理一个钢厂的中水(而且处理难度较大)，检测的各项数据不会有多大改变，效果也体现不出来，但可以从处理器阴极板有否明显的垢体粘附(集垢)来基本上判断处理功效有无，或能处理到什么程度，给水处理应用指明方向。

(3)现场试验情况

(3.1)当初试用处理器连接情况

a.一个控制电源，一台处理器；

b.处理器的电极连接情况：每台处理器内阳极全并联，形成并联阳极组，阴极全并联，形成并联阴极组；

c.处理器与电源的连接：处理器阳极组接到电源的正极，阴极组连接到电源的负极。

(3.2)控制电源的参数

电源空载额定电压输出参数：36v；电源满载额定电流输出参数：50a。

(3.3)处理器载水试用情况；

控制电源电压为＜5v，处理器电流为>50a(电流量程50a)，电压不能调整；

(4)参数分析：电压很低，电流很大且已超过量程；

(5)试运行情况：电源温度急剧上升，实际输出功率并不高，电源接近于短路状态，处理器内的水及电极反应不明显，现场反应的情况达不到设计的处理效果。

(6)分析及整改；

a.对一个处理单元(1个阳极2个阴极)进行加电试验：一个处理单元接到电源上，当电压为25v时，电流为31.7a；电压调到30v时，电流为38.6a，均在量程内，此时直流功率为1.158kw，说明现有的电源供一个处理单元基本合适，如不合适微调电极间距离；

b.考虑到本试验用户要求的特殊性，这台处理器只能采用图4方式修改电极连接，即对处理器4个处理单元分别两两并联，然后再串联，串并联后的电极组阳极接到电源正极，阴极接到电源负极；

c.处理器载水运行：重新连接后的处理器加电运行，当电压调到30v时，电流为37.5a；当电压调到32v时，电流为41.6a；此时功率为1.331kw，说明现有的电源供这台处理器各项技术指标合适。

(7)运行效果

电源温升正常，实际输出功率在电源的额定范围内，4个处理单元串并联连接后的负载与一台处理单元相当，这也是负载的串并联电路特征。处理器内的水及电极反应较明显，一个月后现场反应的情况比较理想，现已完成水池8台处理器的安装应用。

2、某b钢厂案例，它对应本实施例3的类型；

根据该厂水质状况、循环量等情况，理论上计算出初期试用能看出效果需要4台“4阳极5阴极”处理器，一台控制电源供电。

(1)当初试用处理器连接情况

a.每台处理器的连接情况：每台处理器内阳极全并联，形成并联阳极组，阴极全并联，形成并联阴极组；

b.处理器与电源的连接：处理器全并联，其阳极的并联节点连接到控制电

电源温升正常，实际输出功率在电源的额定范围内，4台处理器串并联连接后的负载与一台处理器基本相当，这也是负载的串并联电路特征，处理器内的水及电极反应明显，现场反应的情况比较理想。