一种具有强化灭菌功能的智能电化学水处理装置的制作方法

本发明属于循环水处理技术领域，具体涉及一种用于循环水系统的智能电化学水处理装置。

背景技术：

循环水系统是冶金、能源、化工企业生产必不可少的能源介质之一。在敞开式循环冷却水系统中，循环水通过水分的不断蒸发而浓缩，使得水中各种杂质和离子浓度也不断被浓缩增加，使循环水水质特性发生变化，比如，硬度和碱度增加使水质的结构趋势增强，同时营养源物质浓度增加会促进微生物的繁殖，使得系统粘泥滋生。结垢和粘泥沉积造成换热器换热效率下降，能耗增加，严重时会被迫停产和损坏设备。

化学法是目前循环冷却水处理系统普遍使用的水质稳定方法，即向循环水系统中投加阻垢剂、杀菌剂和缓蚀剂等化学试剂来防止系统结垢、微生物滋生和腐蚀问题。传统的化学处理方法虽然应用效果良好，但也存在明显的弊端：1、大多数化学药剂对环境具有危害性，环境兼容性较差；2、系统排污水受外排水标准限制，增加了后期排水处理的投资和处理成本；3、药剂的配置和投加过程操作繁琐，药剂的运输、储藏成本较大，无形中增加了运行维护的成本；4、当循环水水质出现波动情况时，药剂配方适应性较差。

随着水资源的日益短缺和环保标准日趋严格，以再生水回用于循环水系统势在必行。再生回用水作为循环水系统补水，存在再生水水质受污水水质以及各处理工艺段处理效率的影响波动性大以及菌含量较高，微生物繁殖以及粘泥滋生严重等情况，增加了循环水系统水质稳定控制的难度。

技术实现要素：

本发明的目的就是提供一种具备周期性的强化杀菌灭藻功能的智能电化学水处理装置，能够可以有效地去除水中的Ca²⁺、Mg²⁺等成垢物，降低水质硬度，兼具杀菌灭藻功能，同时可实现周期性的强化杀菌步骤，自动除垢清洗以及智能化运行参数调整。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

本发明提供了一种具有强化灭菌功能的智能电化学水处理装置，该装置包括电化学水处理装置及智能控制系统两部分，并以旁路管线形式安装于循环水系统中，其中所述的电化学水处理装置根据安置于循环水系统冷水池中ORP传感器的反馈数据通过智能控制系统切换循环水处理模式及周期强化杀菌处理模式；所述的智能控制系统根据电流电压传感器的反馈数据实现电化学处理装置的自动除垢清洗步骤及智能化运行参数调整；

所述旁路管线形式，优选为通过循环水泵将循环冷却水由冷却塔下的冷水池直接泵入电化学水处理装置，出水重新回至冷水池；或者在循环系统回水管线上接入电化学水处理装置，利用循环水回水余压将循环水引入电化学水处理装置，出水回至冷水池。

所述电化学水处理装置由至少一台电化学反应器、盐水槽、杀菌液储罐、过滤器、直流电源、盐水计量泵、杀菌液计量泵、循环水进水电磁阀，排污电磁阀，盐水进水电磁阀，杀菌液储罐进水电磁阀，出水电磁阀，杀菌液储罐出水电磁阀以及连接管线组成；电化学反应器内设有电极与直流电源相连；其中阳极电极为复合电极，以钛、铌或锆材质为阳极电极基底，电极表面为多组复合金属氧化物涂层，包括SnO₂、RuO₂、IrO₂、Ta₂O₅、ZrO₂其中一种或多种；其中盐水槽设有搅拌装置，将少量固体的卤素金属盐溶解于自来水或现场循环水中以配制用于电解的盐水溶液，盐水溶液浓度优选0.05％～1％；

电化学反应器内设有一组交错平行排列的阴阳极电极组与直流电源相连，优选为3-6组电极对。所述电化学反应器内设有除垢装置，包括可与阴极电极板直接接触的弹性刮片与动力装置，所述动力装置可使弹性刮片沿阴极电极板做水平或上下往复运动，以去除电极表面沉积的结垢物质。

所述的智能控制系统，其特征在于：包括处理器、电流电压传感器、ORP传感器、电化学反应器液位传感器、杀菌液储罐液位传感器、除垢电机继电器、电磁阀、潜水泵驱动器、盐水计量泵驱动器，杀菌液计量泵驱动器、存储器、计时器；所述电流电压传感器、ORP传感器、电化学反应器液位传感器、杀菌液储罐液位传感器通过与处理器输入端口相连，所述除垢电机继电器、电磁阀、循环泵、盐水计量泵驱动器，杀菌液计量泵驱动器分别与处理器的控制端口相连。通过控制系统内PLC实现整套智能电化学水处理装置的连续运行。

所述电流电压传感器安装于电化学水处理装置内，与智能控制系统相关联，实现除垢装置的启动和关闭功能。电流电压传感器将电流电压信号实时传输给智能控制系统的处理器，处理器将得到电流电压信号按运行时间进行积分，当积分值达到预设阈值时，关闭进水电磁阀，通过电机继电器启动除垢动力装置，通过传动装置带动弹性刮片在阴极电极板上进行除垢工作，触点开关通过控制信号使动力装置正、反方向旋转，从而实现弹性刮片沿阴极电极板做水平往复运动。

所述ORP传感器安置于循环水系统中，与智能控制系统相关联，实现电化学水处理装置的工作模式切换，即循环水处理模式及周期强化杀菌处理模式。ORP传感器将循环水系统的氧化还原电位信号实时传输给智能控制系统的处理器，处理器将得到氧化还原电位信号与预设值比较，当数值达到预设下限值时，系统进入周期强化杀菌处理模式。电化学反应器电解盐水槽输送的盐水产生具有强效杀菌作用的卤素水溶液，并蓄留在杀菌液储罐中，杀菌液储罐中的卤素水溶液由杀菌液计量泵注入循环水冷水池，当ORP达到预设值上限时，杀菌液计量泵停止向循环水系统注入卤素水溶液，随后系统切换至循环水处理模式。

本发明提供的电化学水处理装置及智能控制系统，与现有技术相比具有以下应用效果：

1、可实现对循环水系统水质的软化、杀菌功能，可控制循环水浓缩倍率，从而大量减少补充水量。

2、节约药剂和药剂投加的运行成本。

3、绿色无污染，降低排污水后期处理成本。

4、可实现对循环冷却水的周期性强化杀菌处理，有效应对循环水水质恶化状况。

5、具有自动除垢清洗步骤和智能化运行参数调整功能，具备结构简单、可靠性高、智能化控制的优点。

附图说明

图1为本发明具有强化灭菌功能的智能电化学水处理装置在循环水系统中应用的一个实施例的结构示意图。

图2为电化学水处理装置的结构示意图。

图3为智能控制系统的电路框图。

图4为本发明的智能控制系统在周期强化杀菌模式下进行的控制流程图。

其中：

1为冷却塔，2为冷水池，3为补水池，4为换热器，5为电化学水处理器装置，6为智能控制系统，7为ORP传感器，P1为循环泵，P2为潜水泵

E1～E2为电化学反应器，8为直流稳压电源，9为过滤器，10为盐水槽，11为杀菌液储罐，P3为盐水计量泵，P4为杀菌液计量泵，V1～V2为循环水进水电磁阀，V3～V4为排污电磁阀，V5为盐水进水电磁阀，V6为杀菌液储罐进水电磁阀，V7为出水电磁阀，V8为杀菌液储罐出水电磁阀，W1～W2为电化学反应器液位传感器，W3为杀菌液储罐液位传感器。

12为处理器，13为E1电流电压传感器，14为E2电流电压传感器，15为E1除垢电机继电器，16为E2除垢电机继电器，17为计时器，18为存储器，19为显示器。

具体实施方式

实施例一：

图1为本发明具有强化灭菌功能的智能电化学水处理装置在循环水系统中应用的一个实施例的结构示意图。如图1所示，本发明具有强化灭菌功能的智能电化学水处理装置通过循环泵P2将循环冷却水由冷却塔1下的冷水池2直接泵入电化学水处理装置5，出水重新回至冷水池2；或者在循环系统回水管线上接入电化学水处理成套装置，利用循环水回水余压将循环水引入电化学水处理装置，出水回至冷水池。

图2为实施例电化学水处理装置的一个实施形态结构示意图，如图2所示，电化学水处理装置5由两个电化学反应器E1、E2，盐水槽10，杀菌液储罐11，过滤器9，直流电源8，盐水计量泵P3，杀菌液计量泵P4、循环水进水电磁阀V1、V2，排污电磁阀V3、V4，盐水进水电磁阀V5，杀菌液储罐进水电磁阀V6，出水电磁阀V7，杀菌液储罐出水电磁阀V8。其中电化学反应器内设有三组平行交错的阴阳电极组与直流电源相连，阳极电极选用钛基复合氧化物涂层电极，反应器罐体本体上设有进水管、出水管和排污管。盐水槽10设有搅拌装置，将少量固体的卤素金属盐溶解于自来水或现场循环水中以配置用于电解的盐水溶液，根据该实施例循环水水质情况，盐水溶液浓度设为0.5％。

同图3为实施例的智能控制系统的电路框图，包括处理器12，直流电源控制8，E1电流电压传感器13，E2流电压传感器14，ORP传感器7，电化学反应器液位传感器W1、W2，杀菌液储罐液位传感器W3，E1除垢电机继电器15，E2除垢电机继电器16，循环水进水电磁阀V1、V2，排污电磁阀V3、V4，盐水进水电磁阀V5，杀菌液储罐进水电磁阀V6，出水电磁阀V7，杀菌液储罐出水电磁阀V8，潜水泵驱动器P2，盐水计量泵驱动器P3，杀菌液计量泵驱动器P4，计时器17，存储器18；所述电流电压传感器13、14，ORP传感器7、电化学反应器液位传感器W1、W2，杀菌液储罐液位传感器W3通过与处理器12输入端口相连；所述直流电源控制器8，除垢电机继电器15、16，电磁阀V1～V8，潜水泵P2，盐水计量泵P3，杀菌液计量泵P4分别与处理器12的控制端口相连。

其工作过程如下：

电化学反应器E1、E2内的电流电压传感器13、14将电流电压信号实时传输给智能控制系统6的处理器12，处理器12将得到电流电压信号按运行时间进行积分，当积分值达到预设阈值时，关闭循环水进水电磁阀V1、V2，通过电机继电器15、16启动除垢动力装置，通过传动装置带动弹性刮片在阴极电极板上进行除垢工作，实现刮片沿阴极电极板做水平往复运动。根据需要设定除垢装置工作持续时间，除垢动作停止，开启排污电磁阀V3、V4。排污结束后，重新开启循环水进水电磁阀V1、V2，电化学水反应器继续循环水水处理工作模式。整个除垢过程可实现自动化操作。

安置于循环水冷水池2系统中的ORP传感器7，与智能控制系统6相关联，ORP传感器7将循环水系统的氧化还原电位信号实时传输给智能控制系统的处理器12，处理器12将得到氧化还原电位信号与预设值比较，当数值达到预设下限值时，系统进入周期强化杀菌处理模式，电化学反应器E1电解盐水槽10输送的盐水产生具有强效杀菌作用的卤素水溶液，并蓄留在杀菌液储罐11中，杀菌液储罐中的卤素水溶液由杀菌液计量泵P4注入循环水冷水池，当ORP达到预设值上限时，杀菌液计量泵P4停止向循环水系统注入卤素水溶液，随后系统切换至循环水处理模式。

同图4所示，为实施例的智能控制系统在周期强化杀菌模式下进行的具体控制流程图。当循环冷水池2中的氧化还原电位(ORP)低于下限值时，电化学反应器E1进入周期强化杀菌模式，随后进水电磁阀V1、排污电磁阀V3以及出水电磁阀V7关闭，开启盐水进水电磁阀V5，杀菌液储罐进水电磁阀V6以及杀菌液储罐出水电磁阀V8。若杀菌液储罐液位W3低于可泵出液位Pmin，则盐水计量泵P3开启，确认电化学反应器液位W1大于下限水位Lmin后，电化学反应器根据预设程序开始电解，当杀菌液储罐液位W3达到液位上限Pmax后，停止电解，并关闭盐水计量泵P3。然后杀菌液计量泵P4开启，往循环水系统中注入具有杀菌功能的卤素水溶液，当循环水系统的ORP传感器7反馈ORP数值达到上限值，关闭杀菌液计量泵P4，关闭盐水进水电磁阀V5，杀菌液储罐进水电磁阀V6以及杀菌液储罐出水电磁阀V8，随后开启水电磁阀V1、排污电磁阀V3以及出水电磁阀V7，至此完成周期杀菌工作模式，系统进入循环水处理模式。

实施例二：

电化学水处理装置6及智能控制系统5结构及处理过程同实施例1。某企业循环冷却开路系统，循环水量3000m³/h，循环水系统根据再生水回用水水量情况，不定期以再生水回用水以及新鲜水作为系统补水，导致循环水系统水质波动较大，系统因回用水的引入造成循环水系统菌藻滋生问题严重，单纯以化学药剂方法进行水质稳定处理难度较大，采用本发明装置运行30天。水质参数如下表所示。表明了本发明电化学水处理装置及智能控制系统的应用可靠性。