申請日2014.01.20

　　公開(公告)日2017.07.11

　　IPC分類號C02F1/32; C02F1/461

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種電化學/光催化循環(huán)冷卻水處理設備，用于處理循環(huán)冷卻水以及設備自清洗，屬于水處理領(lǐng)域。設備主要包括：電解裝置和光催化裝置。電解裝置利用電化學電解技術(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、將電化學與光催化兩種水處理技術(shù)的先進性進行有機結(jié)合，充分利用兩種技術(shù)的互補性，提升了設備的綜合水處理效果，解決了單一利用時綜合性能不足的問題;2、切換電極模塊中陰陽極的極性，在低電流密度下、短時間內(nèi)實現(xiàn)陰極表面自動除垢;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

　　1.電化學/光催化循環(huán)冷卻水處理設備，其特征在于：包括電化學電解水處理裝置(3)、光催化水處理裝置(4)兩大部分;所述電化學電解水處理裝置包括：水泵(1)、過濾器(2)、電解電源控制器(6)、電解槽進水孔(321)、電解槽(32)、電解電極模塊(33)，所述電解電極模塊(33)包括陰極板、陽極板、電極模塊架，電解槽出水孔(322)、電解槽排水/泥孔(323)，電解電源控制器能夠切換陰陽極板的極性，實現(xiàn)電極模塊自清洗;所述光催化水處理裝置包括：光催化反應箱進水孔(421)、光催化反應箱(42)、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、光催化反應箱出水孔(422)、光催化反應箱排水/泥孔(423)，光催化網(wǎng)之間相互交叉，并與紫外燈組成多個獨立的光催化反應腔，同時，箱蓋處安裝的急流水洗噴頭(47)能夠?qū)�光催化裝置進行清洗;所述的光催化網(wǎng)(43/44)是三維泡沫金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學/光催化循環(huán)冷卻水處理設備，其特征在于：水泵(1)為水處理設備提供動力支持，使循環(huán)冷卻水能夠在電解設備中流通順暢。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學/光催化循環(huán)冷卻水處理設備，其特征在于：所述電解電源控制器(6)提供的高頻直流脈沖電源為電化學電解裝置提供可調(diào)的穩(wěn)定電流，在電極模塊自洗時可以切換輸出極性。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學/光催化循環(huán)冷卻水處理設備，其特征在于：所述電解電極模塊(33)的陽極為鈦板;陰極是不銹鋼板，其尺寸與陽極相同;一定數(shù)量的、豎直平行的陰陽極板以某一固定間距安裝在電極模塊內(nèi)。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學/光催化循環(huán)冷卻水處理設備，其特征在于：所述電解槽(32)選用絕緣材料，各連接設計防漏密封圈;電解槽進水孔(321)在下，電解槽出水孔(322)在上，采用“多孔進多孔出”的進出水方式。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學/光催化循環(huán)冷卻水處理設備，所述電解電極模塊(33)具有切換電極自動除垢的功能，其特征在于：切換電極后，陰陽極的極性對調(diào)，在低電流密度下，短時間內(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電解槽排水/泥孔(323)打開，進行排污。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學/光催化循環(huán)冷卻水處理設備，其特征在于：所述光催化反應箱(42)的箱體內(nèi)表面平整光滑;反光性能好;光催化反應箱進水孔(421)偏下，光催化反應箱出水孔(422)偏上;各連接處同樣設有防漏密封圈。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學/光催化循環(huán)冷卻水處理設備，其特征在于：所述急流水洗噴頭(47)出水流速快，覆蓋面廣，能夠?qū)�光催化網(wǎng)(43/44)及紫外燈(46)表面的污漬進行清洗。

　　說明書

　　一種新型電化學/光催化循環(huán)冷卻水處理設備

　　技術(shù)領(lǐng)域

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

　　背景技術(shù)

　　我國是一個水資源短缺的國家，隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，人口的增長，缺水現(xiàn)象和水質(zhì)惡化問題越來越突出，工業(yè)用水需求呈增長趨勢將進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，廣泛應用于各個現(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重問題。隨著循環(huán)水的重復利用，濃縮倍數(shù)的增加，會加劇管道內(nèi)部結(jié)垢、設備腐蝕和微生物繁殖。結(jié)垢會導致管道阻塞，降低設備功效;腐蝕則導致設備穿孔，影響設備正常運行，嚴重的還會導致爆炸事故，造成安全隱患;微生物繁殖帶來大量的微生物粘泥，堵塞冷卻水管道，降低熱交換系數(shù)，引起嚴重的設備腐蝕。這不僅僅縮短了設備的使用壽命，大大增加生產(chǎn)成本，嚴重時會導致整個生產(chǎn)線被迫停產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟損失。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中腐蝕、結(jié)垢和微生物黏泥等嚴重問題亟待解決。

　　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)定劑等化學法，這些處理法所需設備投資大，且存在一定的缺陷，如管理不善容易造成管道腐蝕、給環(huán)境帶來二次污染染等問題。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，相對于化學法，物理法循環(huán)冷卻水處理技術(shù)無需加藥，無需專人管理，無污染，低能耗。然而，磁化法使用永久磁鐵無需通電，但時間久了容易退磁，使用壽命不長，使用電磁鐵卻需要較大的電流，導致線圈發(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，同時還具有殺菌滅藻功能，但其缺點是絕緣材料在水中易老化，設備常需檢修，而且高壓電容易對其他控制設備產(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，因此需要開發(fā)更加完善的水處理設備以滿足循環(huán)冷卻水處理的要求。

　　為了彌補以上技術(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)勢的水處理技術(shù)。新一代電化學電解水處理技術(shù)：由一根金屬陽極和圓筒陰極構(gòu)成，在10-20V的直流電作用下形成電場，以達到良好的水處理效果。該技術(shù)對除垢防腐蝕有一定效果，但是，陰極極易被水垢覆蓋，導致水處理效率降低、甚至完全失效的問題。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，水處理設備因長期使用而失效，以及循環(huán)冷卻水系統(tǒng)腐蝕、結(jié)垢和微生物滋生等嚴重問題，本發(fā)明提供了一種電化學/光催化循環(huán)冷卻水處理設備。

　　本發(fā)明的技術(shù)方案是：將先進的電化學除垢防腐蝕技術(shù)與光催化殺菌滅藻技術(shù)進行有機整合，開發(fā)一套電化學/光催化循環(huán)冷卻水處理設備，由于采用了電化學與光催化技術(shù)，無需向水中投加藥劑，水質(zhì)凈化效率高，無二次污染，易于控制。電化學電解設備對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的水垢具有優(yōu)良的去除效果，在除垢的同時也能保護管道不被腐蝕;光催化水處理設備具有良好的殺菌滅藻性能，對循環(huán)冷卻水處理率可達99%以上。

　　本電化學/光催化循環(huán)冷卻水處理設備，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)冷卻水在通過電解槽時，從槽體下方的進水孔流入，并由槽體上方的出水孔流出，進水方式為“多孔進多孔出”。

　　本發(fā)明中電解設備的電極模塊由若干陰陽極板等距相間組成，其中陽極為鈦板，陰極為不銹鋼板。通過電源控制器切換陰陽極的極性，在低電流密度下(保證不銹鋼不溶解)，在短時間內(nèi)完成陰極表面垢的清洗，切換電極自動除垢是該設備的重要創(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)，可以延長循環(huán)冷卻水光催化處理時間，更好的配合高效、快速的電解水處理過程。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。箱體頂部安裝了急流噴頭，在裝置清洗時，在短時間內(nèi)即可完成光催化設備的清洗工作。

　　本發(fā)明的技術(shù)的有益效果是：

　　將電化學除垢防腐技術(shù)與光催化殺菌滅藻技術(shù)進行結(jié)合，開發(fā)出高效、環(huán)保、低運行成本的電化學/光催化循環(huán)冷卻水處理設備，克服了現(xiàn)有電解水處理設備因陰極結(jié)垢而失效和光催化水處理技術(shù)效率低的問題，實現(xiàn)循環(huán)冷卻水處理過程中的化學試劑零添加，解決設備管道結(jié)垢、腐蝕及微生物藻類粘泥問題。

　　(1)利用電化學電解技術(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，能夠?qū)崿F(xiàn)對循環(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重問題。

　　(2)采用先進的自清洗技術(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 垢覆蓋而導致水處理效率降低的問題，同時延長了設備的使用壽命;打開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)。