[發(fā)明專利]一種適于循環(huán)冷卻水處理的三維流化床電解裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810378028.7
• 申請(qǐng)日: 2018-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN108423773B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F1/461
• 分類號(hào): C02F1/461;C02F103/02
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發(fā)明公開了一種適于循環(huán)冷卻水處理的三維流化床電解裝置及方法，裝置包括反應(yīng)器殼體、柱狀陽(yáng)極、環(huán)形多孔板、十字陰極、分布板和顆粒電極；反應(yīng)器殼體包括端蓋、流化室和下部空腔，端蓋上設(shè)有顆粒電極填充口和電源接頭，流化室設(shè)有出水口和顆粒電極回收口，下部空腔設(shè)有進(jìn)水口，利用上述裝置將循環(huán)冷卻水引入流化室內(nèi)，對(duì)顆粒電極進(jìn)行流化，本發(fā)明充分利用了流化床的特點(diǎn)使得電解陰極電解面積得到極大擴(kuò)展，提高了電解效率，本發(fā)明通過將陰極設(shè)計(jì)為三維電極的形式，大大提高了電解防垢效率，解決了二維電極電解水處理器存在的防垢效率低下的問題。且設(shè)備簡(jiǎn)單，只消耗電能，環(huán)境友好，處理效果優(yōu)秀，適于工業(yè)化應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工業(yè)循環(huán)冷卻水處理以及三維電極電化學(xué)反應(yīng)器領(lǐng)域，具體涉及一種適于循環(huán)冷卻水處理的三維流化床電解裝置及方法。

背景技術(shù)

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)行過程中常常會(huì)出現(xiàn)微生物繁殖、結(jié)垢和腐蝕等多種問題。因此，必須采取一定手段控制循環(huán)冷卻水的品質(zhì)。目前普遍采用同時(shí)投加殺生劑和阻垢緩蝕劑的控制方法，雖然控制效果好，但是藥劑費(fèi)用高，導(dǎo)致運(yùn)行成本較高，隨排污水排出的藥劑也很容易對(duì)環(huán)境造成二次污染。因?yàn)樗械奈镔|(zhì)濃度特別是離子濃度在加藥后沒有減少，只是減緩了水的結(jié)垢傾向和對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的腐蝕傾向，循環(huán)冷卻水的濃縮倍率不能太高，這就導(dǎo)致必須保持較大的排污水量和補(bǔ)充水量，不利于節(jié)約水資源。此外，還存在藥劑運(yùn)輸成本大，自動(dòng)加藥裝置投資成本高、維護(hù)困難等多種問題。迫切需要尋找一種新的處理循環(huán)冷卻水的方法，解決投加藥劑法存在的問題。

電解技術(shù)是近年來新興的一種綠色循環(huán)冷卻水處理技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)不投加任何化學(xué)藥劑即可凈化循環(huán)冷卻水品質(zhì)的處理效果，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。與藥劑法相比，電解處理循環(huán)冷卻水具有環(huán)境友好、設(shè)備簡(jiǎn)單、易于自動(dòng)化控制、運(yùn)行成本低、節(jié)水效果明顯等諸多優(yōu)點(diǎn)。電解技術(shù)對(duì)循環(huán)冷卻水進(jìn)行殺生和防垢的原理如下：

(1)陽(yáng)極采用具有較低析氯電位的涂層鈦電極，通過電解氧化水中的氯離子生成活性氯，對(duì)冷卻水中滋生的微生物起到強(qiáng)烈的殺滅作用。電解同時(shí)還會(huì)生成過氧化氫、臭氧、羥基自由基等活性氧副產(chǎn)物，共同殺滅微生物?；钚月壬傻幕瘜W(xué)反應(yīng)式如下：

Cl^--2^e-→Cl²

C_l2+H₂O→HClO+H⁺+Cl^-

(2)陰極通過氧還原反應(yīng)或析氫反應(yīng)生成氫氧根，在電極表面創(chuàng)造出高pH值的堿性環(huán)境，將富集到表面的鈣離子和鎂離子等成垢離子預(yù)沉淀析出，起到防垢的作用。氫氧根生成和鈣離子、鎂離子沉淀的化學(xué)反應(yīng)式如下：

O₂+2H₂O+4e^-→4OH^-

2H₂O+2e^-→H₂+2OH^-

Mg²⁺+2OH^-→Mg(OH)₂↓

利用電解技術(shù)處理循環(huán)冷卻水的設(shè)備稱為電解水處理器。為了保證較好的處理效果，電解水處理器必須具有較高的電解殺生和防垢效率。通常情況下，電解水處理器的殺生效率很高，可以達(dá)到90％以上，但是防垢效率仍然較低。造成防垢效率低下的主要原因主要有：

(1)鈣離子沉淀形成碳酸鈣的過程，受反應(yīng)中鈣離子和碳酸氫根離子的傳質(zhì)控制，沉淀速率存在上限；

(2)需要較大的陰極面積來提供電化學(xué)反應(yīng)和沉淀結(jié)晶的場(chǎng)所，普通的二維電極反應(yīng)器難以滿足要求；