申请日2014.09.12
公开(公告)日2014.12.24
IPC分类号C02F5/00
摘要
本发明公开了一种封闭式电吸附水处理技术，一般由多个水处理单元采用矩阵方式布置，水处理单元包括作为低压直流电源正电极的金属正电极(002)，作为低压直流电源负电极的两面金属负电极板(001)构成过水断面，金属正电极(002)置于两个金属负电极板(001)的中间位置;金属正电极(002)可以是各种形状的柱状结构体;水处理单元可以是同心的圆形结构、或者是同心的正方形结构、或者是相同的圆形结构、或者是相同的正方形结构，串行组成的每组水处理单元组包含至少一个进水闸和一个出水闸，闸门槽(005)制作在水处理单元上，闸门板(006)在使用的时候安装在闸门槽(005)里。对不同规模的水处理工程，通过对水处理单元的结构参数以及水处理单元的数量进行设计计算调整，可以满足各种规模的水处理工程需要。
权利要求书
1.一种封闭式电吸附水处理技术，其特征在于：所述的封闭式电吸附水处理技术的设备是由水处理单元组成的，水处理单元包括作为低压直流电源正电极的金属正电极(002)和作为低压直流电源负电极的金属负电极板(001)，所述的金属负电极板(001)和所述的金属正电极(002)之间形成过水断面，金属负电极板(001)、金属正电极(002)和流过所述过水断面的水体形成电气回路，在所述低压直流电源的作用下，使钙、镁离子流向电源负极，生成碳酸钙、碳酸镁沉淀、吸附于金属负电极板(001)上。
2.基于权利1的封闭式电吸附水处理技术，其特征在于：所述的封闭式电吸附水处理技术的设备，沿水流方向的纵断面上是由相同的水处理单元串行组成的。
3.基于权利2的封闭式电吸附水处理技术，其特征在于：所述的串行组成的水处理单元组包含至少一个进水闸和一个出水闸。
4.基于权利3的同心圆式电吸附水处理技术，其特征在于：所述的进水闸和出水闸都包含有闸门槽(005)和闸门板(006)。
5.基于权利4的同心圆式电吸附水处理技术，其特征在于：所述的闸门槽(005)制作在水处理单元上，闸门板(006)在使用的时候安装在闸门槽(005)里。
6.基于权利1的封闭式电吸附水处理技术，其特征在于：所述的金属正电极(002)可以是实心金属钢材的、或管状金属钢材的、或薄钢板包芯材料的、或网状金属包芯材料的、或各种型钢材料制作而成的柱状体。
7. 基于权利1的封闭式电吸附水处理技术，其特征在于：所述的水处理单元可以是同心圆筒形、或同心方筒形、或等径多圆分布形、或方形矩阵形结构的过水断面。
说明书
一种封闭式电吸附水处理技术
技术领域
本发明涉及一种封闭式电吸附水处理技术，属于水处理技术领域，尤其适合于离子浓度高、大流量的循环水系统。
背景技术
水资源通常有三种——地表水、地下水和城市中水。
地下水和地表水多为生活饮用水源，地下水虽不加处理即可直接使用，但硬度大，易结垢，长期饮用对人体有害，用反渗透工艺制成纯净水，由于水中有益的和有害的成分全被过滤掉了，长期饮用照样对人体不利。
地表水通过加药杀菌处理后可作为城市自来水源，但传统的处理方式无法应对水源的日益污染。
中水虽被大力提倡用于工业循环水，却有硬度大和微生物含量高和氯根腐蚀设备等诸多危害，处理手段和处理成本受限，至今不能得到充分利用。
作为工业用水大户采用的循环水的补水水源，原则上地表水、地下水和城市中水皆可使用，但需采用一定的技术进行处理。
电吸附水处理方法具有投资小，运行和维护费用低，水资源利用率高等优点。
目前采用的电吸附水处理技术不足之处也很明显：对流量、流速、浊度要求高，不宜直接处理循环水;由于同时吸附阴阳离子，需频繁充放电，水的硬度降低有限，反而加大了电除盐难度;因水处理量有限，需投入大量的碳纤维电极和电气设备，运行和维护费用较高;污水排放量较大、浪费水资源。
发明内容
本发明是为了解决现有电吸附水处理方法的不足、尤其是循环水硬度大、易结垢、氯根高、易腐蚀等问题，在电吸附水处理方法的基础上，对设备的结构进行改造，以解决离子浓度高、大流量的循环水问题。
封闭式电吸附水处理技术可以采用同心圆筒形、同心方筒形、等径多圆分布形、方形矩阵形等，它们的工作原理是相同的。
设备包括电气和机械两部分：电气部分可以提供36伏的正、负极可交换的低压直流电源;机械部分包括金属负电极板(001)、金属正电极(002)、正电极连接线(003)、固定底座(004)、闸门槽(005)、闸门板(006)、还可以包括筒形外圆(007)。
为了安全要求，电源部分一般采用直流36V的安全电压。
为了提高水处理的效率及均匀性，金属正电极(002)和金属负电极板(001)分层的或分区的均匀布置方式。
对于同心圆筒形封闭式电吸附水处理技术，一个水处理单元包括两组金属负电极板(001)和一组金属正电极(002)，水处理单元的两组金属负电极板(001)是等距离的，金属正电极(002)置于两组金属负电极板(001)的中间位置。
各个水处理单元水流通道面积是不一样的，其水处理的能力也是不一样的，这是由同心圆行的物理结构所决定的。
水处理单元的多组金属正电极(002)和金属负电极板(001)之间相互均匀布置，两面金属负电极板(001)之间构成封闭的过水断面，用于水处理工作的水流通道。
金属正电极(002)、金属负电极板(001)和水流通道内待处理的水体形成电流通路。
在直流电流的作用下，水体中的钙、镁离子流向电源负极，积聚在金属负电极板(001)附近，并形成了一个很强的碱性环境区域，会加速使溶于水中的二氧化碳与钙、镁离子发生化学反应，从而生成大量的碳酸钙、碳酸镁沉淀、吸附于阴极附近，使水中的钙、镁离子减少，降低水体的硬度，使经过处理后的水质满足生产要求。
在直流电流的作用下，水中含有的氯离子会被电解氧化成游离氯或次氯酸(OCL-)，还可以起到防腐、杀菌的作用。
一个水处理单元有一定的过水断面和一定的用于水处理的有效工作长度，具有相应的水处理能力和水处理质量。
水处理的水量与过水断面有关，也与过水断面内的水流速度有关，在确定水处理的能力后，根据输水渠道的有关参数即可确定所需的过水断面。
水处理单元的水处理能力不能满足要求时，需要在过水断面上增加布置相应的水处理单元。
水处理单元的水处理质量不能满足要求时，需要在沿水流方向上进行串联布置水处理单元，水处理单元的灵活布置，可以满足不同的水处理工程要求。
沿水流方向纵向串行布置的水处理单元组，具有相同的断面参数应。
每组水处理单元至少应有一对进水口和出水口闸门，使水处理单元的进水口和出水口闸门关闭后水处理单元内部的水体与外部的水体可以相互隔离。
正常工作的水处理单元，进出水口闸门全部敞开，水流通道内的水体在低压直流电源的作用下，在阴极附近形成大量的钙、镁离子，逐渐沉降、吸附于金属负电极板(001)，形成水垢状的沉淀物。
水处理设备运行一段时间后，会在金属负电极板(001)形成较多的水垢状沉淀物，就需要进行清污处理了。
清污时采用直流电源正负极颠倒的方法，将水垢从负极板槽上剥离下来混入水中，用水泵将含有水垢的水抽到岸上进行沉淀。
为保证设备的正常工作，清污可以分组进行，一次对一组或多组水处理单元组进行处理。
进行清污处理时，需将水处理单元组的进水闸门和出水闸门关闭。
倒极处理时只需关闭出水闸门，控制电路使该组低压直流电源的正、负极切换，在反向电流的驱动下，附着在金属负电极板(001)上的沉淀物脱落进入水中。
利用水泵等方式将污水抽出到地面沉淀池进行沉淀处理，数小时后经沉淀处理过的澄清水仍可进行循环利用，提高水资源的利用率，做到污水零排放。
本发明与现有的水处理技术相比具有明显的优势：水处理单元的有效工作面积大，水处理效率高;可以分组进行清污工作，不影响用水设备的正常运行;清污处理后的澄清水仍可循环利用，基本上没有废水排放。
附图说明
图1为方案一的同心圆式筒形电吸附水处理设备的横剖面图;图2为图1的A-A纵剖面图;图3为方案二的同心方筒形电吸附水处理设备的横剖面图;图4为方案三的等径多圆分布式筒形电吸附水处理设备的横剖面图;图5为方案四的方形矩阵式筒形电吸附水处理设备的横剖面图;图中编号：001-金属负电极板，002-金属正电极，003-正电极连接线，004-固定底座，005-闸门槽，006-闸门板，007-筒形外圆。
具体实施方案
如图所示，本发明的主要发明内容是设备的机械结构部分，在控制系统提供的低压直流电源的驱动下进行工作，控制系统可以为每个水处理单元分别提供低压直流电源，可以采用多种方案实施本发明技术。
方案一、同心圆式筒形电吸附水处理设备的机械部分包括作为连接低压直流电源正极的正电极连接线(003)、金属正电极(002)、金属负电极板(001)和固定水处理设备的固定底座(004);具有同心圆结构的过水断面，从内层向外水处理单元的过水断面面积大小逐步递增。
设备除了最里层的水处理单元只包含一根金属正电极(002)和一组圆形金属负电极板(001)外，其他的水处理单元包含两组环形的金属负电极板(001)和一组环形的金属正电极(002)。
设备除了最外层的金属负电极板(001)为单面工作外，其它组的金属负电极板(001)均为双面工作。
金属负电极板(001)采用单层钢板或者两面薄钢板添加中间辅助夹层卷制而成的筒形结构，最外层的还可以采用单面薄钢板添加辅助夹层卷制而成，金属正电极(002)可以采用实心金属钢材、管状金属钢材、薄钢板包芯材料、网状金属包芯材料、各种型钢材料制作而成。
包芯材料是指外部为起作用的功能性材料(在此指金属材料)，内部为起支撑或固定或填充作用的辅助性材料。
设备内部的金属正电极(002)、金属负电极板(001)采用绝缘材料将整个水处理设备固定起来。
每个需要安装闸门的圆形或环形的水处理单元的一端或两端设置闸门槽(005)，并配备相应的闸门。
闸门槽(005)制作在水处理单元上，闸门板(006)在使用的时候安装在闸门槽(005)里。
低压直流电源的正、负极电源线，采用合适的方式连接到每一组水处理单元，要做到每组水处理单元可以单独控制，以便于正、负极切换的需要。
方案二、除了金属负电极板(001)和环状连接的金属正电极(002)采用正方形的结构外，其它结构与方案一类似;具有同心正方形结构的过水断面，从内层向外水处理单元的过水断面逐步递增。
方案三、本方案的水处理单元具有相同的圆形结构，其包含一组圆形金属负电极板(001)和一根金属正电极(002)棒状体，设备从内层向外采用分层布置水处理单元，金属负电极板(001)组成圆形结构的过水断面，金属正电极(002)位于断面的中心位置，另外，流经水处理单元之间、水处理单元与筒形外圆(007)之间的水不能进行水处理，但对于循环处理的循环水，可以保证总体水质的达标。
方案四、每个水处理单元均为方形的结构，具有相同的过水断面，采用矩阵式布置，相对于前三个方案，具有便于施工和操作，稳定性好，空间利用率高，成本低的优点;缺点是金属负电极板(001)上各处的电位不一样，造成电流的分布不均匀，金属负电极板(001)各处吸附阳离子的效率不同;具有方形结构的过水断面，金属正电极(002)位于断面的中心位置，具有相同的过水断面，采用矩阵式布置。
对不同规模的水处理工程，通过对水处理单元的结构参数以及水处理单元的数量进行设计计算调整，可以满足各种规模的水处理工程需要。
以上具体实施方案只是本发明的具体实施例子，不表示本发明只能这样进行实施。