本技術涉及水處理，具體涉及一種電化學除垢裝置。

背景技術：

1、循環(huán)水系統(tǒng)是一種水處理系統(tǒng)，它采用閉環(huán)式流動方式，將使用過的冷卻水或工藝水經(jīng)過處理后重新使用到其他地方，以達到節(jié)能、減排的目的。該系統(tǒng)廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)領域，特別是在高能耗行業(yè)，如化工、冶金、石化等行業(yè)，其作用尤為顯著。循環(huán)水系統(tǒng)的組成主要包括以下幾個部分：進水處理設備：用于預處理原水，如過濾器、反沖洗閥、加藥裝置等。熱交換設備：用于將高溫熱流體與低溫冷流體進行熱量交換，以實現(xiàn)溫度的降低或提高。冷卻塔或冷卻機組：用于冷卻熱流體，使其達到所需的溫度。循環(huán)水泵：負責將水泵edgewater?輸送到各個需要冷卻的地方。排放水處理設備：用于處理使用過的水，確保其符合排放標準?？刂葡到y(tǒng)：用于監(jiān)測和控制整個系統(tǒng)的運行，以確保系統(tǒng)高效、可靠地運行。循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：節(jié)約水資源：循環(huán)使用原有的水，減少了新鮮水的消耗。減少排放：通過排放水處理設備，降低了排放的水質污染風險。節(jié)省能源：通過熱交換設備，回收了熱能，減少了能源浪費。延長設備壽命：通過穩(wěn)定的冷卻條件，降低了設備故障率，延長了設備壽命。簡化設施布局：減少了水冷卻塔等大型設施，簡化了設施布局。

2、硬水結垢是指在加熱過程中，水中的鈣、鎂等離子與碳酸鹽類物質結合生成不溶于水的固體物質，導致管道、器具、鍋爐等設備表面形成一層白色或者灰色的沉淀物。這種現(xiàn)象通常發(fā)生在有較高礦物質含量的水源中，或者在加熱過程中使用硬度較高的水源時。硬水結垢會對設備和管道造成嚴重損害，如影響設備的正常運行、降低熱效率、加劇磨損、堵塞管道等。此外，硬水結垢還會對水質產(chǎn)生負面影響，如形成水垢層，影響飲用水的口感和衛(wèi)生狀況。為防止硬水結垢，可以采取以下措施：使用軟化器：將硬水進行軟化處理，去除其中的鈣、鎂等離子，從而防止結垢。常用的軟化方法包括離子交換法、電滲透法、蒸氣發(fā)生法等。定期清洗設備：對于已經(jīng)產(chǎn)生的結垢，可以定期進行清洗，以防止其繼續(xù)積累。使用防垢劑：在水中添加適量的防垢劑，能夠有效地預防硬水結垢。選擇低硬水源：在可能的情況下，可以選擇低硬水源作為飲用水，以減少結垢的發(fā)生。

3、現(xiàn)有的循環(huán)水系統(tǒng)中，由于水中存在鈣離子（ca2+）、鎂離子（mg2+），在長期的使用中，鈣離子（ca2+）、鎂離子（mg2+）會形成硬水，在設備的內(nèi)部形成結垢，造成設備使用壽命降低。

技術實現(xiàn)思路

1、為解決上述技術問題，本實用新型提供一種電化學除垢裝置，用于循環(huán)水系統(tǒng)進行過濾，去除水中的結垢。所述的電化學除垢裝置包括反應箱體、陰極、陽極、離子交換樹脂外部承裝篩網(wǎng)和強酸陽離子交換樹脂層等部件。所述的反應箱體內(nèi)部構成作業(yè)空腔，反應箱體的內(nèi)部設置有強酸陽離子交換樹脂層，強酸陽離子交換樹脂層將反應箱體的內(nèi)部分割成陰極室和陽極室，陰極和陽極分別安裝在陰極室和陽極室內(nèi)。循環(huán)水系統(tǒng)的水流從陰極室流過。陰極和陽極形成電場，電場方向從陽極室指向陰極室，所述的強酸陽離子交換樹脂層的外側設置有離子交換樹脂外部承裝篩網(wǎng)，離子交換樹脂外部承裝篩網(wǎng)的設置用于對強酸陽離子交換樹脂層進行支撐和限制，避免了強酸陽離子交換樹脂層受水流影響變形和損壞，所述的離子交換樹脂外部承裝篩網(wǎng)可以是鈦合金網(wǎng)狀結構并包覆在強酸陽離子交換樹脂層的外圍，離子交換樹脂外部承裝篩網(wǎng)和強酸陽離子交換樹脂層可以構成板狀結構，其他情況具體在此不做贅述。所述的陰極和陽極可以是柱狀結構也可以是板狀結構，可以根據(jù)實際使用需求進行設計，各個具體情況在此不做贅述。

2、本實施例中的電化學除垢裝置工作時：

3、陰極電解產(chǎn)生大量的氫氧根（oh-），同水中的碳酸氫根（hco3-）反應，形成碳酸根（co32-）。鈣（ca2+）、鎂（mg2+）離子在電場的作用下向陰極板遷移靠攏，與碳酸根（co32-）、氫氧根（oh-）反應生成碳酸鈣（caco3）、氫氧化鎂（mg(oh)2）等沉淀。這些沉淀被吸附在陰極板上，從而去除了循環(huán)水中的鈣、鎂離子（硬度），防止循環(huán)水系統(tǒng)結垢。

4、優(yōu)選的：所述的陰極室內(nèi)設置有排垢組件，排垢組件用于對陰極室形成的污垢進行排除，避免了污垢在陰極室內(nèi)部堆積，同時保護了陰極，減少了陰極的更換周期以及所述電化學除垢裝置維護成本和次數(shù)。

5、優(yōu)選的：所述的排垢組件可以包括第一渦輪、除垢管道和過濾單元，除垢管道的一端固定連通在陰極室的內(nèi)部，可以處于陰極室的底部，從而便于重力的利用。所述的除垢管道另一端可以連通在陰極室的另一處或者連通排水口，具體需要根據(jù)實際需求進行設置，除垢管道與陰極室連通處設置有第一渦輪，第一渦輪連通設置有控制器，控制器用于控制第一渦輪，在控制器控制的作用下，第一渦輪轉動，將陰極室內(nèi)部的帶有污垢的水排出陰極室，并進入到除垢管道的內(nèi)部，除垢管道的內(nèi)部安裝有過濾單元，過濾單元用于對進入除垢管道內(nèi)部水進行過濾，從而去除污垢。所述的陰極此時可以設置為圓柱狀結構，第一渦輪處于陰極的正下方，在排垢組件工作的過程中，第一渦輪在陰極的正下方轉動，形成以陰極為中心的渦流。在渦流的作用下，可以迅速將陰極表面形成的碳酸氫根（hco3-）、氫氧根（oh-）脫離陰極，同時使進入到陰極室的鈣離子（ca2+）、鎂離子（mg2+）圍繞著陰極轉動，并快速與碳酸氫根（hco3-）、氫氧根（oh-）接觸進行反應，形成絮狀的結垢，避免了片狀結構附著在陰極表面難以清理，同時便于過濾和清理。在第一渦輪的作用下，含有絮狀結垢的水進入到除垢管道的內(nèi)部進行過濾，過濾后的水可以重新進入到反應箱體內(nèi)部進行利用。

6、優(yōu)選的：過濾單元可以包括連接圓管和過濾層，連接圓管可以螺紋連接在除垢管道上，過濾層固定在連接圓管內(nèi)部，當進行組裝是可以將過濾單元拆卸進行維護。在此我們以除垢管道內(nèi)部的水流方向標定為下游。除垢管道的內(nèi)部安裝有第二渦輪，第二渦輪處于所述的過濾單元的下游，第二渦輪連接控制器。在控制器的作用下，第二渦輪可以配合第一渦輪作用，從而可以克服過濾單元的過濾壓力衰減。

7、優(yōu)選的：所述的除垢管道連通設置有排垢管，排垢管處于過濾單元上游，排垢管上設置有第一控制閥，除垢管道的內(nèi)部安裝有第二控制閥，第二控制閥處于排垢管的上游。當需要進行過濾時，控制器控制第二控制閥打開且第一控制閥關閉，此時進入到除垢管道內(nèi)部的水通過過濾單元進行過濾，當過濾單元上的濾餅形成一定的阻礙時，第二控制閥關閉且第一控制閥打開，此時第二渦輪反向轉動，除垢管道下游的水從過濾單元內(nèi)反向穿過，從而可以對過濾單元上的濾餅進行清洗，透過過濾單元的水攜帶污垢可以從排垢管排出，從而可以對過濾單元進行反向清洗，便于過濾單元的反復利用。

8、優(yōu)選的：除垢管道的內(nèi)部安裝有壓力感應件，壓力感應件處于排垢管和過濾單元之間，壓力感應件連接控制器。壓力感應件用于感應過濾單元上游的水流壓強p，并判定水流壓強p是否大于一個預設的標注水壓p標，如果是，則控制器控制第二控制閥關閉且第一控制閥打開，此時第二渦輪反向轉動，除垢管道下游的水從過濾單元內(nèi)反向穿過，從而可以將過濾單元上的濾餅進行清洗，透過過濾單元的水攜帶污垢可以從排垢管上穿過，并通過排垢管排出。從而可以對過濾單元進行反向清洗，從而實現(xiàn)了過濾單元的智能清洗，如果否，則繼續(xù)控制第二控制閥打開，第一控制閥關閉，第二渦輪正向轉動進行過濾。當進行清洗后，獲得檢測清洗后水流壓強p’，并判定清洗后水流壓強p’是否小于一個預設的標準過濾壓強p標’，如果是，則進行報警，并更換過濾單元，如果否，不進行報警。

9、本實用新型的技術效果和優(yōu)點：鈣離子（ca2+）、鎂離子（mg2+）在電場的作用下向陰極遷移過程中會經(jīng)過強酸陽離子交換樹脂層，經(jīng)過強酸陽離子交換樹脂層轉型為鈣、鎂型。鈣、鎂離子在電場作用下由強酸陽離子交換樹脂層繼續(xù)向陰極方向遷移，使強酸陽離子交換樹脂層靠陰極側產(chǎn)生了雙電層。雙電層外側為向陰極方向遷移的鈣、鎂離子層，帶正電荷。雙電層內(nèi)側為強酸陽離子交換樹脂層電離后的功能團層，帶負電荷。陰極室的碳酸氫根（hco3-）與氫氧根（oh-）在電場作用下向強酸陽離子交換樹脂層表面時，會被雙電層中的負電荷層阻擋而無法穿過強酸陽離子交換樹脂層。這使碳酸氫根（hco3-）與氫氧根（oh-）在陰極室富集，再與鈣離子（ca2+）、鎂離子（mg2+）發(fā)生進一步的成垢反應，提高了成垢反應的效率。強酸陽離子交換樹脂層靠近陽極側，會因鈣離子（ca2+）、鎂離子（mg2+）在電場作用下向陰極的遷移而產(chǎn)生空穴。這些空穴會吸引陽極室的陽離子向上填充。而根據(jù)強酸陽離子交換樹脂層的特性，會優(yōu)先結合鈣離子（ca2+）、鎂離子（mg2+）等高價陽離子。氫離子（h+）、鈉離子（na+）等一價陽離子會被“排擠”而留在陽極室，避免了在電場中向陰極作無用擴散而消耗過多的電場能量。同時也避免了氫離子（h+）擴散到陰極室與氫氧根（oh-）發(fā)生中和反應而導致的無用功。強酸陽離子交換樹脂層為鈣離子（ca2+）、鎂離子（mg2+）提供離子遷移通路的同時，也相當于一根“導線”，降低了電解室中陰陽極間的電阻，減少了電解反應的能耗。強酸陽離子交換樹脂層抗污染性能比離子選擇性膜更優(yōu)，污染后也更容易清洗恢復，更換價格也更便宜。故綜合考慮選擇了強酸陽離子交換樹脂層。鈣離子（ca2+）、鎂離子（mg2+）、碳酸氫根（hco3-）、氫氧根（oh-）等成垢離子更好地在陰極室富集，促進了成垢反應的發(fā)生，提高了電化學除垢裝置的除垢效率。減少了氫離子（h+）與氫氧根（oh-）的中和反應等無用負反應發(fā)生。強酸陽離子交換樹脂層還充當了“導線”作用，降低了循環(huán)水的電阻，降低了電解反應的能耗。