申請(qǐng)日2014.01.20

　　公開(kāi)(公告)日2015.07.22

　　IPC分類(lèi)號(hào)C02F1/461; C02F1/32

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種電化學(xué)/光催化循環(huán)冷卻水處理設(shè)備，用于處理循環(huán)冷卻水以及設(shè)備自清洗，屬于水處理領(lǐng)域。設(shè)備主要包括：電解裝置和光催化裝置。電解裝置利用電化學(xué)電解技術(shù)能夠去除循環(huán)冷卻水中易結(jié)垢的離子，可阻垢除垢;光催化裝置利用光催化技術(shù)對(duì)循環(huán)冷卻水具有高效的殺菌滅藻性能。其創(chuàng)新之處在于：1.將電化學(xué)與光催化兩種水處理技術(shù)的先進(jìn)性進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，充分利用兩種技術(shù)的互補(bǔ)性，提升了設(shè)備的綜合水處理效果，解決了單一利用時(shí)綜合性能不足的問(wèn)題;2.切換電極模塊中陰陽(yáng)極的極性，在低電流密度下、短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)陰極表面自動(dòng)除垢;利用光催化箱體頂部的急流水洗噴頭，可清洗光催化網(wǎng)及紫外燈管的表面的污染物。

　　權(quán)利要求書(shū)

　　1.電化學(xué)/光催化循環(huán)冷卻水處理設(shè)備，主要包括電化學(xué)電解水處理裝置(3)、光催化水處 理裝置(4)兩大部分。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，電化學(xué)電解水處理裝置包括：水泵(1)、過(guò)濾器(2)、電解電源 控制器(6)、進(jìn)水管(321)、電解槽(32)、陰極板、陽(yáng)極板、電極模塊架(33)、出水管 (322)、排水/泥孔(323)，其特征在于電解電源控制器能夠切換陰陽(yáng)極板的極性，實(shí)現(xiàn)電 極模塊自清洗;光催化水處理裝置包括：進(jìn)水管(421)、光催化反應(yīng)箱(4)、急流水洗噴頭 (47)、光催化網(wǎng)(43/44)、紫外燈(46)、光催化網(wǎng)和紫外燈的固定架、出水管(422)、排 水/泥口(423)，其特征在于光催化網(wǎng)之間相互交叉，并與紫外燈組成多個(gè)獨(dú)立的光催化反 應(yīng)腔，同時(shí)，箱蓋處安裝的急流水洗噴頭(47)能夠?qū)�光催化裝置進(jìn)行清洗。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水泵(1)，其特征在于：水泵為水處理設(shè)備提供動(dòng)力支持，使循 環(huán)冷卻水能夠在電解設(shè)備中流通順暢。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電解電源控制器(6)，其特征在于：高頻直流脈沖電源為電化學(xué) 電解裝置提供可調(diào)的穩(wěn)定電流，在電極模塊自洗時(shí)可以切換輸出極性。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電解電極模塊(33)，其特征在于：所述的陽(yáng)極為鈦板;陰極是不 銹鋼板，其尺寸與陽(yáng)極相同。一定數(shù)量的、豎直平行的陰陽(yáng)極板以某一固定間距安裝在電極 模塊內(nèi)。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電解槽(32)，其特征在于：選用絕緣材料，各連接設(shè)計(jì)防漏密封 圈;進(jìn)水孔(321)在下，出水孔(322)在上，采用“多孔進(jìn)多孔出”的進(jìn)出水方式。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極模塊(33)具有切換電極自動(dòng)除垢的功能，其特征在于：切 換電極后，陰陽(yáng)極的極性對(duì)調(diào)，在低電流密度下，短時(shí)間內(nèi)就能去除陰極表面垢，在電極模 塊自清洗結(jié)束后將電解槽底部的排污口(323)打開(kāi)，進(jìn)行排污。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光催化水箱(42)，其特征在于：箱體內(nèi)表面平整光滑，反光性能 好;進(jìn)水孔(421)偏下，出水孔(422)偏上;各連接處同樣設(shè)有防漏密封圈。

　　9.根據(jù)專(zhuān)利要求2所述的急流水洗噴頭(47)，其特征在于：噴頭出水流速快，覆蓋面廣， 能夠?qū)�光催化網(wǎng)(43/44)及紫外燈管(46)表面的污漬進(jìn)行清洗，是本設(shè)備的又一創(chuàng)新設(shè) 計(jì)。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光催化網(wǎng)(43/44)，是三維泡沫金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，保證良好的流體 通透性，大幅擴(kuò)大和紫外線、流體的接觸面積，具有極高的光催化效率。

　　說(shuō)明書(shū)

　　一種新型電化學(xué)/光催化循環(huán)冷卻水處理設(shè)備

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種利用電化學(xué)技術(shù)和光催化技術(shù)聯(lián)合處理循環(huán)冷卻水的設(shè)備，用于處理循環(huán)冷卻水以及設(shè)備自清洗，屬于水處理領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　我國(guó)是一個(gè)水資源短缺的國(guó)家，隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人口的增長(zhǎng)，缺水現(xiàn)象和水質(zhì)惡化問(wèn)題越來(lái)越突出，工業(yè)用水需求呈增長(zhǎng)趨勢(shì)將進(jìn)一步激化水資源短缺的矛盾。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的使用，是工業(yè)用水節(jié)水的主要趨勢(shì)，廣泛應(yīng)用于各個(gè)現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，如工業(yè)循環(huán)水、電廠、加熱爐、中央空調(diào)系統(tǒng)等等;但循環(huán)冷卻水系統(tǒng)存在腐蝕、結(jié)垢和微生物黏泥等嚴(yán)重問(wèn)題。隨著循環(huán)水的重復(fù)利用，濃縮倍數(shù)的增加，會(huì)加劇管道內(nèi)部結(jié)垢、設(shè)備腐蝕和微生物繁殖。結(jié)垢會(huì)導(dǎo)致管道阻塞，降低設(shè)備功效;腐蝕則導(dǎo)致設(shè)備穿孔，影響設(shè)備正常運(yùn)行，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致爆炸事故，造成安全隱患;微生物繁殖帶來(lái)大量的微生物粘泥，堵塞冷卻水管道，降低熱交換系數(shù)，引起嚴(yán)重的設(shè)備腐蝕。這不僅僅縮短了設(shè)備的使用壽命，大大增加生產(chǎn)成本，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)線被迫停產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中腐蝕、結(jié)垢和微生物黏泥等嚴(yán)重問(wèn)題亟待解決。

　　傳統(tǒng)的循環(huán)冷卻水處理方法大多采用加酸或水質(zhì)穩(wěn)定劑等化學(xué)法，這些處理法所需設(shè)備投資大，且存在一定的缺陷，如管理不善容易造成管道腐蝕、給環(huán)境帶來(lái)二次污染染等問(wèn)題。循環(huán)冷卻水處理的物理法有磁化法、靜電法、超聲法、電解法等幾種，相對(duì)于化學(xué)法，物理法循環(huán)冷卻水處理技術(shù)無(wú)需加藥，無(wú)需專(zhuān)人管理，無(wú)污染，低能耗。然而，磁化法使用永久磁鐵無(wú)需通電，但時(shí)間久了容易退磁，使用壽命不長(zhǎng)，使用電磁鐵卻需要較大的電流，導(dǎo)致線圈發(fā)熱，不能連續(xù)工作，且耗能較大;靜電法利用3500V以上高壓靜電處理循環(huán)冷卻水，同樣具有防垢除垢、防腐阻銹的作用，同時(shí)還具有殺菌滅藻功能，但其缺點(diǎn)是絕緣材料在水中易老化，設(shè)備常需檢修，而且高壓電容易對(duì)其他控制設(shè)備產(chǎn)生影響。這些傳統(tǒng)的水處理法在不同程度和層面上存在一定的缺陷，因此需要開(kāi)發(fā)更加完善的水處理設(shè)備以滿足循環(huán)冷卻水處理的要求。

　　為了彌補(bǔ)以上技術(shù)的不足，人們成功研制出了最新的，具有環(huán)保、能耗低、效率高等優(yōu)勢(shì)的水處理技術(shù)。新一代電化學(xué)電解水處理技術(shù)：由一根金屬陽(yáng)極和圓筒陰極構(gòu)成，在10-20V的直流電作用下形成電場(chǎng)，以達(dá)到良好的水處理效果。該技術(shù)對(duì)除垢防腐蝕有一定效果，但是，陰極極易被水垢覆蓋，導(dǎo)致水處理效率降低、甚至完全失效的問(wèn)題。另一種水處理技術(shù)-光催化技術(shù)，因其良好的殺菌滅藻性能，被廣泛應(yīng)用于水處理領(lǐng)域。然而，光催 化水處理技術(shù)不具備阻垢除垢的性能，因而在循環(huán)冷卻水處理中的應(yīng)用并不突出。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　為解決各水處理技術(shù)綜合性能不高，水處理設(shè)備因長(zhǎng)期使用而失效，以及循環(huán)冷卻水系統(tǒng)腐蝕、結(jié)垢和微生物滋生等嚴(yán)重問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種電化學(xué)/光催化循環(huán)冷卻水處理設(shè)備。

　　本發(fā)明的技術(shù)方案是：將先進(jìn)的電化學(xué)除垢防腐蝕技術(shù)與光催化殺菌滅藻技術(shù)進(jìn)行有機(jī)整合，開(kāi)發(fā)一套電化學(xué)/光催化循環(huán)冷卻水處理設(shè)備，由于采用了電化學(xué)與光催化技術(shù)，無(wú)需向水中投加藥劑，水質(zhì)凈化效率高，無(wú)二次污染，易于控制。電化學(xué)電解設(shè)備對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的水垢具有優(yōu)良的去除效果，在除垢的同時(shí)也能保護(hù)管道不被腐蝕;光催化水處理設(shè)備具有良好的殺菌滅藻性能，對(duì)循環(huán)冷卻水處理率可達(dá)99%以上。

　　本電化學(xué)/光催化循環(huán)冷卻水處理設(shè)備，其中的電解裝置與高頻脈沖電源高度匹配，可完成電解系統(tǒng)電源輸出的精確控制。循環(huán)冷卻水在通過(guò)電解槽時(shí)，從槽體下方的進(jìn)水孔流入，并由槽體上方的出水孔流出，進(jìn)水方式為“多孔進(jìn)多孔出”。

　　本發(fā)明中電解設(shè)備的電極模塊由若干陰陽(yáng)極板等距相間組成，其中陽(yáng)極為鈦板，陰極為不銹鋼板。通過(guò)電源控制器切換陰陽(yáng)極的極性，在低電流密度下(保證不銹鋼不溶解)，在短時(shí)間內(nèi)完成陰極表面垢的清洗，切換電極自動(dòng)除垢是該設(shè)備的重要?jiǎng)?chuàng)新部分。

　　本發(fā)明中的光催化水處理裝置，采用方形箱體，打破了傳統(tǒng)的圓筒式結(jié)構(gòu)(紫外燈管外環(huán)繞筒型光催化材料)，可以延長(zhǎng)循環(huán)冷卻水光催化處理時(shí)間，更好的配合高效、快速的電解水處理過(guò)程。選用自主研發(fā)的三維金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)光催化材料，其比表面積大，光催化性能強(qiáng)。箱體頂部安裝了急流噴頭，在裝置清洗時(shí)，在短時(shí)間內(nèi)即可完成光催化設(shè)備的清洗工作。

　　本發(fā)明的技術(shù)的有益效果是：

　　將電化學(xué)除垢防腐技術(shù)與光催化殺菌滅藻技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，開(kāi)發(fā)出高效、環(huán)保、低運(yùn)行成本的電化學(xué)/光催化循環(huán)冷卻水處理設(shè)備，克服了現(xiàn)有電解水處理設(shè)備因陰極結(jié)垢而失效和光催化水處理技術(shù)效率低的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)循環(huán)冷卻水處理過(guò)程中的化學(xué)試劑零添加，解決設(shè)備管道結(jié)垢、腐蝕及微生物藻類(lèi)粘泥問(wèn)題。

　　(1)利用電化學(xué)電解技術(shù)和高性能光催化技術(shù)，有效結(jié)合兩種水處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)循環(huán)冷卻水的綜合處理，解決循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中因冷卻水濃縮倍數(shù)高而引起的腐蝕、結(jié)垢和微生物滋生等嚴(yán)重問(wèn)題。

　　(2)采用先進(jìn)的自清洗技術(shù)：切換電極自清洗，能夠有效解決電解裝置因陰極表面被大量水 垢覆蓋而導(dǎo)致水處理效率降低的問(wèn)題，同時(shí)延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命;打開(kāi)光催化水處理箱頂部的急流水洗噴頭，急速水流噴淋到光催化網(wǎng)和紫外燈的表面，可去除表面污漬等物質(zhì)。