本發(fā)明涉及電化學(xué)軟化水方法與系統(tǒng)，尤其是涉及一種空氣沖刷脫垢的電化學(xué)軟化水方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電力、石油化工、鋼鐵制造行業(yè)蒸發(fā)冷卻過(guò)程當(dāng)中產(chǎn)生的循環(huán)冷的處理均涉及到軟化。目前國(guó)內(nèi)外軟化的傳統(tǒng)方法有化學(xué)藥劑投加法，反滲透法等。這些方法各具特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的方法相比，電化學(xué)軟化法具備環(huán)境友好、處理效率高、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，因此在高硬度廢水處理中具有良好的工業(yè)化應(yīng)用前景。

電化學(xué)軟化法雖具有上述眾多優(yōu)點(diǎn)，但在陰極脫垢方面，仍存在一些缺陷。目前國(guó)內(nèi)外常用的脫垢方法有機(jī)械脫垢法、酸洗脫垢法與電極倒極脫垢法。機(jī)械脫垢法操作簡(jiǎn)便，目前應(yīng)用最廣，但機(jī)械刮板在陰陽(yáng)極之間的安裝不可避免地增加了電極之間的間距，這既增加能耗，又因陰極總面積受限而影響硬度去除效率。此外，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)期使用后，機(jī)械脫垢效率會(huì)明顯下降。酸洗脫垢法雖脫垢效率高，但需要消耗化學(xué)藥劑，而且酸洗過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生酸性廢水。電極倒極脫垢法的脫垢效率也較高，但頻繁倒極后，電極壽命會(huì)顯著縮短。以上脫垢方法的明顯缺陷嚴(yán)重制約了電化學(xué)軟化法的推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服背景技術(shù)中脫垢所存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種空氣沖刷脫垢的電化學(xué)軟化水方法與系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電化學(xué)軟化裝置的高效脫垢。軟化水階段，電化學(xué)反應(yīng)去除硬度離子并以沉淀形式吸附于陰極上；脫垢階段，利用空氣沖刷對(duì)陰極進(jìn)行原位脫垢處理。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一、一種空氣沖刷脫垢的電化學(xué)軟化水方法：

該方法的系統(tǒng)由電化學(xué)反應(yīng)器和沉淀池串聯(lián)而成；電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)依次垂直安裝兩塊或者多塊相間排列的陰、陽(yáng)電極，采用硬水軟化與陰極脫垢兩個(gè)步驟交替操作；

1)水軟化階段：硬水通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)器，利用電流密度為10-300a/m²的直流電促進(jìn)水電解，陰極表面產(chǎn)生大量oh^-，與水中hco3^-，ca²⁺和mg²⁺反應(yīng)分別生成caco3和mg(oh)2并沉積于陰極表面，水中的硬度離子得到去除；

2)陰極脫垢階段：向電化學(xué)反應(yīng)器同時(shí)通入水和壓縮空氣，利用氣泡破裂產(chǎn)生的剪切力，對(duì)陰極進(jìn)行脫垢處理；在脫垢的同時(shí)，借助電化學(xué)反應(yīng)器中連續(xù)流動(dòng)的水流，使得被脫除的沉淀排出電化學(xué)反應(yīng)器。電化學(xué)反應(yīng)器出水經(jīng)過(guò)沉淀池，水與懸浮固體在沉淀池得到分離，出水通過(guò)沉淀池出水閥排出。

所述陰極脫垢階段，采用空氣沖刷方式脫垢。

二、一種空氣沖刷脫垢的電化學(xué)軟化水方法的系統(tǒng)：

該系統(tǒng)由電化學(xué)反應(yīng)器和沉淀池串聯(lián)而成；其中：

電化學(xué)反應(yīng)器：為左側(cè)底部開(kāi)有原水進(jìn)水口、右側(cè)上部開(kāi)有電化學(xué)反應(yīng)器出水口和右側(cè)底部進(jìn)氣口的絕緣槽；陽(yáng)極與陰極相間排列并垂直固定于絕緣槽內(nèi)；各陽(yáng)極互相連接，各陰極也互相連接；陽(yáng)極與直流電源正極相連，陰極與直流電源負(fù)極相連；原水進(jìn)水口經(jīng)原水進(jìn)水閥與原水進(jìn)水泵連接；電化學(xué)反應(yīng)器出水口經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)器出水閥與沉淀池進(jìn)水口相連；開(kāi)有進(jìn)氣孔的進(jìn)氣管的一端從進(jìn)氣口裝入絕緣槽內(nèi)，進(jìn)氣管的另一端經(jīng)進(jìn)氣閥與氣泵連接；

沉淀池：為左側(cè)中部開(kāi)有沉淀池進(jìn)水口和右側(cè)上部開(kāi)有沉淀池出水口的沉淀池外殼；沉淀池進(jìn)水口與電化學(xué)反應(yīng)器出水閥出水口相連；沉淀池出水口與沉淀池出水閥相連。

所述陽(yáng)極和陰極相間排列，電極間距為2～10mm。

所述陽(yáng)極與陰極均具有凸出打孔部分，凸出打孔部分與接線通過(guò)螺母固定方式連接，最終與直流電源相連。

所述陰極采用鏡面耐腐蝕金屬或合金，形狀為板狀。

本發(fā)明具有的有益效果是：

1)裝置結(jié)構(gòu)顯著簡(jiǎn)化，運(yùn)行管理更簡(jiǎn)便。

2)陰極有效面積顯著增加，除垢效率大幅提高。

3)電極間顯著縮短，能耗大幅下降。

本發(fā)明適用于電力，石油，暖通等行業(yè)工業(yè)循環(huán)水的軟化以及電鍍漂洗等含重金屬離子廢水的凈化。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理圖。

圖2是圖1電化學(xué)反應(yīng)器的a-a剖視圖。

圖3是圖1電化學(xué)反應(yīng)器的b-b剖視圖。

圖中：1、直流電源，2、陽(yáng)極，3、陰極，4、電化學(xué)反應(yīng)器，5、絕緣槽，6、原水進(jìn)水泵，7、原水進(jìn)水閥，8、原水進(jìn)水口，9、進(jìn)氣孔，10、進(jìn)氣管，11、進(jìn)氣口，12、進(jìn)氣閥，13、氣泵，14、電化學(xué)反應(yīng)器出水口，15、電化學(xué)反應(yīng)器出水閥，16、陰極接線，17、陽(yáng)極接線，18、沉淀池進(jìn)水口，19、沉淀池，20、沉淀池外殼，21、沉淀池出水口，22、沉淀池出水閥。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明

如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明的系統(tǒng)由電化學(xué)反應(yīng)器4和沉淀池19串聯(lián)而成；其中：

電化學(xué)反應(yīng)器4：為左側(cè)底部開(kāi)有原水進(jìn)水口8、右側(cè)上部開(kāi)有電化學(xué)反應(yīng)器出水口14和右側(cè)底部進(jìn)氣口11的絕緣槽5；陽(yáng)極2與陰極3相間排列并垂直固定于絕緣槽5內(nèi)；各陽(yáng)極2用陽(yáng)極接線17互相連接，各陰極3用陰極接線16也互相連接；陽(yáng)極2與直流電源1正極相連，陰極3與直流電源1負(fù)極相連；原水進(jìn)水口8經(jīng)原水進(jìn)水閥7與原水進(jìn)水泵6連接；電化學(xué)反應(yīng)器出水口14經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)器出水閥15與沉淀池進(jìn)水口18相連；開(kāi)有進(jìn)氣孔9的進(jìn)氣管10的一端從進(jìn)氣口11裝入絕緣槽5內(nèi)，進(jìn)氣管10的另一端經(jīng)進(jìn)氣閥12與氣泵13連接；

沉淀池19：為左側(cè)中部開(kāi)有沉淀池進(jìn)水口18和右側(cè)上部開(kāi)有沉淀池出水口21的沉淀池外殼20；沉淀池進(jìn)水口18與電化學(xué)反應(yīng)器出水閥15出水口相連；沉淀池出水口21與沉淀池出水閥22相連。

所述陽(yáng)極2和陰極3相間排列，電極間距為2～10mm。

所述陽(yáng)極2與陰極3均具有凸出打孔部分，凸出打孔部分與接線通過(guò)螺母固定方式連接，最終與直流電源1相連。

所述陰極3采用鏡面耐腐蝕金屬或合金，形狀為板狀。

本發(fā)明處理及再生過(guò)程為采用硬水軟化與陰極脫垢兩個(gè)步驟交替操作；

1)進(jìn)行硬水軟化處理時(shí)：關(guān)閉進(jìn)氣閥12，打開(kāi)原水進(jìn)水閥7、電化學(xué)反應(yīng)器出水閥15和沉淀池出水閥22；打開(kāi)原水進(jìn)水泵6將硬水通過(guò)原水進(jìn)水閥7從原水進(jìn)水口8輸入電化學(xué)反應(yīng)器4，自下而上通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)器4；同時(shí)打開(kāi)直流電源1，對(duì)電化學(xué)反應(yīng)器4施加直流電，利用電流密度為10-300a/m²的直流電促進(jìn)水電解，陰極3表面產(chǎn)生大量oh^-，與水中hco3^-，ca²⁺和mg²⁺反應(yīng)分別生成caco3和mg(oh)2并沉積于陰極表面，水中的硬度離子得到去除；處理過(guò)程中，兩個(gè)電極產(chǎn)生的氣體依靠自身浮力從電化學(xué)反應(yīng)器4頂部排出；

2)進(jìn)行陰極脫垢時(shí)：關(guān)閉直流電源1，打開(kāi)原水進(jìn)水閥7、進(jìn)氣閥12、電化學(xué)反應(yīng)器出水閥15和沉淀池出水閥22；打開(kāi)原水進(jìn)水泵6將硬水通過(guò)原水進(jìn)水閥7從原水進(jìn)水口8輸入電化學(xué)反應(yīng)器4，同時(shí)打開(kāi)氣泵13將壓縮空氣通過(guò)進(jìn)氣閥12從進(jìn)氣口11鼓入進(jìn)氣管10，空氣通過(guò)進(jìn)氣管10內(nèi)的進(jìn)氣孔9均勻分布于電化學(xué)反應(yīng)器4內(nèi)，水與空氣混合自下而上通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)器4，利用氣泡破裂產(chǎn)生的巨大剪切力，對(duì)陰極進(jìn)行脫垢處理；脫垢過(guò)程中，氣泡依靠自身浮力從電化學(xué)反應(yīng)器4頂部排出；脫除的沉淀從陰極表面轉(zhuǎn)移至水相，而被電化學(xué)反應(yīng)器4中連續(xù)流動(dòng)的水流帶出。

在兩個(gè)階段中，電化學(xué)反應(yīng)器出水均從電化學(xué)反應(yīng)器出水口14排出，經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)器出水閥15流入沉淀池19，水與懸浮固體在沉淀池19得到分離，出水通過(guò)沉淀池出水閥22排出系統(tǒng)。

實(shí)施例：

硬度約為350mg/l的工業(yè)循環(huán)水采用本發(fā)明系統(tǒng)進(jìn)行處理。系統(tǒng)采用一塊dsa板狀陽(yáng)極和一塊鏡面不銹鋼板狀陰極，電極的尺寸均為21x7x2cm，兩電極之間的凈間距為5mm，反應(yīng)器容積為100ml。操作條件如下：電流密度100a/m²；平均電壓7v；軟化階段處理水流速度10l/h；軟化階段處理歷時(shí)12h；脫垢階段水流速度10l/h；脫垢階段氣流速度45l/min；脫垢階段時(shí)間5min。運(yùn)行結(jié)果如下：處理出水總硬度離子平均去除率為13.7%，沉積速率為12g/h/m²，能耗20kwh/kgcaco3。