1.本发明涉及工业循环水处理技术领域，特别涉及一种协同去除水硬度、碱度、浊度、微生物的电化学反应装置。
背景技术：
2.现代工业废水和冷却循环水中含有多种多样的有机、无机污染物，其中含有的钙离子和碳酸根离子在管路中易生成碳酸钙沉淀，从而堵塞管路，造成腐蚀或者影响化工生产过程中的传热效率，对生产安全和水体运输安全存在重要的威胁。由于水体中钙离子和碳酸根离子浓度较小，难以通过物理化学的沉降法实现对其有效去除。因此，寻求有效的处理技术已迫在眉睫，也成为工业界关注的研究热点。
3.在工业废水和循环冷却水系统中的结垢或结泥等弊端，给正常的工业生产带来了巨大隐患。添加药剂是一种有效的抑制结垢的方法，也是目前我国工业上采用的主要方法。但是，该方法难以用于工业废水中钙离子和碳酸根离子的清除，其添加必然会引入新的污染物进入水体，加大了废水后续处理压力。添加阻垢剂可有效用于工业循环水的阻垢，但是由于阻垢剂的添加，外排的循环水依然需要进行深度处理，增加了运行成本。
4.针对传统的药剂投加法存在加药费用高、排放废水污染环境等问题，零化学试剂添加的电化学除垢技术引起了广泛的关注。其反应机理是：在阴极附近形成强碱环境，使水中的钙离子和碳酸根离子从水中析出，并沉积在阴极表面。目前，该反应装置的主流构型是间距较大的板式电极。通过实际应用发现，该处理体系存在以下缺陷：(1)由于阴极表面传质液膜的存在，钙离子和碳酸根离子难以有效进入阴极强碱性区域，电流效率较低；(2)由于阳极表面传质液膜存在，阳极电解产生的局域h
+
难以有效中和水体中的碱度；(3)水体中的浊度难以通过常规电化学方法得到去除。因此该技术在其推广应用过程中还存在较大难度。
5.如何解决上述技术问题为本发明面临的课题。
技术实现要素：
6.为了能够解决上述现有技术中的问题，本发明提供了一种提升碳酸钙的沉积效率、实现对水流中的细菌及藻类的高效氧化去除、实现水中碱度的高效去除、降低水体浊度的协同去除水硬度、碱度、浊度、微生物的电化学反应装置。
7.为了实现上述发明目的，本发明提供了一种协同去除水硬度、碱度、浊度、微生物的电化学反应装置，其中，电极组件包括网筒状的阴极，以及分别穿设于所述阴极内、基底设置为管状滤膜式且表面涂覆催化膜的若干个阳极。
8.本发明的具体特点还有，所述阴极的材质设置为不锈钢或钛。
9.本发明的具体特点还有，所述阳极的基底材质设置为钛滤芯或导电陶瓷膜。
10.本发明的具体特点还有，所述阳极设置为惰性电极或活性电极。
11.本发明的具体特点还有，所述催化膜的成分设置为钌或铱或sb-sno2或氧化铅。
12.本发明的具体特点还有，所述阳极的滤膜微孔的孔径设置为0.45μm-100μm。
13.本发明的具体特点还有，所述阳极与所述阴极同轴设置。
14.本发明的具体特点还有，所述电极组件的电极间距设置为1-10cm。
15.本发明的具体特点还有，所述电极组件的电压设置为2-20v，电流为0.5-30ma/cm2。
16.本发明的具体特点还有，协同去除水硬度、碱度、浊度、微生物的电化学反应装置还包括反冲洗单元。
17.本发明的有益效果是：
18.(1)本发明设置多孔金属管式阴极，可以提升钙离子和碳酸根离子向阴极强碱性氛围传质，提升碳酸钙的沉积效率；
19.(2)阳极附近电解氯离子和水产生大量的强氧化性物质，当水流通过阳极时，实现对水流中的细菌及藻类的高效氧化去除；
20.(3)阳极附近电解水产生的h
+
可营造局域的强酸性氛围，当水流通过阳极时，可以实现水中碱度的高效去除；
21.(4)当水流通过阳极时，可以直接截留水体中粒径较大的悬浮物，实现水体中悬浮物的分离，降低水体浊度。
附图说明
22.图1为本发明实施例4、5中电极组件的结构示意图。
23.其中，附图标记为：1、阳极；2、阴极。
具体实施方式
24.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
25.实施例1
26.本发明提供了一种协同去除水硬度、碱度、浊度、微生物的电化学反应装置，其中，电极组件包括网筒状的阴极2，阴极2的材质设置为不锈钢或钛，以及分别穿设于阴极2内、基底设置为管状滤膜式且表面涂覆催化膜的阳极1，阳极1的滤膜微孔的孔径设置为0.45μm-100μm，优选的，阴极2由网孔不锈钢板或网孔钛板卷曲一周且首尾端相接制成。
27.装置工作时，待处理水的流动方向由外至内，由于阴极2为网筒状构型，当水体穿过阴极2时候具有较高的传质效率，水体中含有的硬度离子可被高效沉积在阴极2表面，此时实现了水体中硬度的去除；流经阴极2的水体接下来将流经管状滤膜式阳极1，阳极1是具有催化活性层即催化膜的过滤装置，其既作为阳极材料又作为过滤器件。作为阳极电解产生的酸可实现水体中碱度的去除，电解产生的活性氯可实现水体中微生物的去除；其过滤功能可实现水体中浊度以及相关悬浮物的去除，进而实现水体中多重污染物的去除。具体的：
28.阴极2附近发生的电极反应为：
29.2h2o+2e-→
h2+oh-30.co2+oh-→
hco
3-31.hco
3-+oh-→
co
32-+h2o
32.ca
2+
+co
32-→
caco333.阴极2附近电解水产生大量的oh-形成强碱环境，使水流中的co2电解生成大量的碳酸根离子，碳酸根离子与水流中的钙离结合析出，并沉积在阴极2表面不断富集，实现水的硬度去除，根据水质情况，装置工作一定时间后进行倒极，即通过阴阳极性互换以剥离阴极表面的沉积物。
34.阳极1附近发生的电极反应为：
35.4oh-→
o2+2h2o+4e-36.2cl-→
cl2+2e-37.cl2+h2o
→
hocl+h
+
+cl-38.h2o-e-→h+
+oh
。
39.阳极1附近电解氯离子和水产生大量的强氧化性物质，如活性氯、活性氧、自由基等，虽然由于液膜阻力的存在，该寿命短的强氧化性物质难以扩散至本体溶液，但当水流通过阳极1时，可对水流中的细菌及藻类起到非常好的杀菌效果，同时电解水产生的h
+
可营造局域的强酸性氛围，同样由于液膜阻力的存在，当水流通过阳极时，可以实现水中碱度的高效去除；
40.当水流通过滤膜微孔时，可以直接截留水体中粒径较大的悬浮物，实现水体中悬浮物的分离，降低水体浊度。
41.在电化学放电过程中，通过阴阳极的反应打破水体中原有的化学平衡，不但实现水体中溶解性的硬度和碱度的脱除，同时还可以将水流管路、换热设备等表面已有的结垢进行软化溶解，进一步缓解结垢。
42.实施例2
43.在实施例1的基础上，其他与实施例1相同，与实施例1所不同的是：阳极1的基底材质设置为钛滤芯或导电陶瓷膜，催化膜的成分设置为钌或铱，即以钛滤芯或导电陶瓷膜为基底、涂覆钌或铱的活性电极。
44.实施例3
45.在实施例1的基础上，其他与实施例1相同，与实施例1所不同的是：阳极的基底材质设置为钛滤芯或导电陶瓷膜，催化膜的成分设置sb-sno2或氧化铅，即以钛滤芯或导电陶瓷膜为基底、涂覆sb-sno2或氧化铅的惰性电极。
46.实施例4
47.在实施例1的基础上，其他与实施例1相同，与实施例1所不同的是：阳极1与阴极2同轴设置，电极组件的电极间距设置为1-10cm。
48.实施例5
49.参见图1，在实施例4的基础上，其他与实施例4相同，与实施例4所不同的是：电极组件的电极间距设置为1-10cm，电极组件的电压设置为2-20v，电流为0.5-30ma/cm2。
50.实施例6
51.在实施例1-5任一项的基础上，其他与相对应的实施例相同，与相对应的实施例所不同的是：协同去除水硬度、碱度、浊度、微生物的电化学反应装置还包括反冲洗单元，反冲洗的方向设置为由阳极1内部向外部流动，以剥离阳极1表面沉积的水中悬浮物，反冲洗为现有技术，在此不再赘述。
52.实验例
53.将硬度离子浓度为652mg/l、碱度为235mg/l、微生物108个/ml、浊度为30mg/l的水流通入协同去除水硬度、碱度、浊度、微生物的电化学反应装置内，电极组件的电极间距为2cm，电流为5ma/cm2，电压为4v，经过处理后硬度离子浓度为213mg/l、碱度为浓度为0mg/l、微生物102个/ml、浊度为5mg/l。
54.以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。