一种电解曝气除垢装置及其除垢方法与流程

1.本发明属于电解曝气除垢技术领域，尤其涉及一种电解曝气除垢装置及其除垢方法。


背景技术：

2.垃圾滲滤液是城市生活垃圾在填埋场堆放过程中由于微生物的分解作用和受雨水的淋洗以及地表水和地下水的长期浸泡而产生的废水，含有重金属、高浓度有机物、高cod、高氨氮等污染物。目前垃圾渗滤液的主流处理工艺为“预处理 生化处理 深度处理组合工艺”，深度处理组合工艺一般为“纳滤 蝶管式反渗透”，采用膜处理工艺不可避免的存在浓水，这部分浓水盐分高、难生化有机物含量高，可采用“芬顿 电解”组合工艺处理。在电解过程中由于浓液离子含量高、盐分高、成分复杂，碳酸盐沉淀容易沉淀在阴极表面，影响电极寿命。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于：为了解决现有技术在电解过程中由于浓液离子含量高、盐分高、成分复杂，碳酸盐沉淀容易沉淀在阴极表面，影响电极寿命的问题，而提出的一种电解曝气除垢装置。
4.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
5.一种电解曝气除垢装置，包括集气罩，所述集气罩上设置有第四球阀，集气罩的出气口与真空泵的进气口，集气罩与真空泵之间设置有第一球阀和第一流量计，真空泵的进气口连接有第二球阀，真空泵的排气口连通至电解槽内，真空泵与电解槽之间设置有第二流量计，电解槽上设置有个排污管，排污管内设置有第三球阀，电解槽内设置有多个阴极板和多个阳极板，多个阴极板和多个阳极板均与高压脉冲电源电性连接，电解槽的一侧设置有进水口，电解槽的另一侧设置有出水口。
6.作为上述技术方案的进一步描述：
7.所述阳极板的数量为两个，阴极板的数量为三个，两个阳极板和三个阴极板均呈间隔性设置，阳极板连接高压脉冲电源的正极，阴极板连接高压脉冲电源的负极。
8.作为上述技术方案的进一步描述：
9.两个阳极板和三个阴极板中，极板间距为1.5cm，运行电压为12v，电流为电流密度为0-12ma/cm2。
10.作为上述技术方案的进一步描述：
11.所述阴极板材质为活性炭纤维(acf)-铁复合材料，阳极板材质为不锈钢。
12.作为上述技术方案的进一步描述：
13.所述电解槽尺寸为35cm
×
20cm
×
30cm，高压脉冲电源尺寸为203cm
×
74cm
×
175cm。
14.作为上述技术方案的进一步描述：
15.所述真空泵出口气体流量计量程为5-45l/min，正常运行对应曝气量为0-2m3/m2.h。
16.一种电解曝气除垢装置的除垢方法，具体包括以下步骤：
17.s1、将垃圾渗滤液浓液倒入电解槽1内，通过高压脉冲电源4调整阴极板2和阳极板3之间的电流密度为0-12ma/cm2，运行电压为12v，利用浓液中的盐分及废水电解出氯气和氢气；
18.s2、通过观察透明电解槽1内的气泡情况判断氯气和氢气的产生量，垃圾渗滤液经反应形成的碳酸盐沉淀吸附在阴极板2表面，经30min后，使沉淀物达到一定厚度时，将电解电源切换，进行倒极3min，使原阴极电解极板成为阳极板3，由于铁极板表面开始溶出铁离子，使碳酸盐沉淀随之脱落，从电解槽1底部排出；
19.s3、氯气和氢气不断产生，进入集气罩5内，待集气罩5内的氯气和氢气产生一定量后，打开第一球阀6，启动真空泵8将氯气和氢气抽吸至阴阳电极板侧壁，气泡冲刷极板；
20.s4、除垢过程中，随着阴极板2表面累积的钙垢物质增多，真空泵8提供的气体不能将钙垢全部剥落，开启超声波振荡器9，清洗10-15min，开启时间间隔为1-1.5h，电解槽1运行30min后倒极一次，倒一次3min，使得沉积的碳酸钙垢脱落排出；
21.s5、第三球阀10开启时间间隔为8小时，也可根据结垢沉淀物沉积量调整开启时间，当电解槽1内氯气和氢气的气泡冲刷作用及超声波振荡器9协同作用仍不能将结垢沉淀物有效剥离时，打开第二球阀7增大真空泵8抽吸气量，提高气泡冲刷速率，真空泵8出口第二流量计13显示曝气量，正常气量为20l/min，对应曝气量为1.2m3/m2.h，当第二流量计13数值小于20l/min，打开第一球阀6，观察第一流量计12，也可适当调整第一球阀6开度增大集气罩5的供气量；
22.s6、当第二流量计13数值大于20l/min，打开第三球阀10排出过量的氢气和氯气，观察第一流量计12，也可适当调整第一球阀6开度减小集气罩5的供气量。
23.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
24.1、本发明应用在垃圾渗滤液浓液深度处理工艺段，可通过电解垃圾渗滤液浓液中的盐分和废水得到氢气和氯气，再协同超声波振荡器的作用，大大降低结垢的时间，提高电极寿命，提高电解效率，无需加药，无需外加气源，操作简单，实用性强。
25.2、本发明中，充分利用垃圾渗滤液浓液盐分高的特点，电解其溶液可产生氯气和氢气，经过集气罩收集后用真空泵抽吸循环使用，冲刷电极表面，脱除钙垢。设备基本无需外加气源，无需外加药剂，操作简单，除垢效果好，可延缓电极结垢时间30％以上，提高电极寿命，提高电解效率。
附图说明
26.图1为本发明提出的一种电解曝气除垢装置及其除垢方法的结构示意图。
27.图例说明：
28.1、电解槽；2、阴极板；3、阳极板；4、高压脉冲电源；5、集气罩；6、第一球阀；7、第二球阀；8、真空泵；9、超声波振荡器；10、第三球阀；11、第四球阀；12、第一流量计；13、第二流量计；14、进水口；15、出水口。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
30.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种电解曝气除垢装置，包括集气罩5，所述集气罩5上设置有第四球阀11，集气罩5的出气口与真空泵8的进气口，集气罩5与真空泵8之间设置有第一球阀6和第一流量计12，通过第一流量计12用于观察和控制氢气和氯气的供应量，真空泵8的进气口连接有第二球阀7，第一球阀6打开即可将集气罩5内的氯气和氢气输送至真空泵8，真空泵8的排气口连通至电解槽1内，真空泵8用于抽吸集气罩5内的氯气和氢气，循环送入电解槽1内，第二球阀7打开用于抽室内空气，补充电解槽1内消耗的空气，真空泵8与电解槽1之间设置有第二流量计13，所述真空泵8出口气体流量计量程为5-45l/min，正常运行对应曝气量为0-2m3/m2.h，电解槽1上设置有个排污管，排污管内设置有第三球阀10，第三球阀10打开时可排放电解槽1内沉积的钙垢，电解槽1内设置有多个阴极板2和多个阳极板3，多个阴极板2和多个阳极板3均与高压脉冲电源4电性连接，高压脉冲电源4尺寸为203cm
×
74cm
×
175cm，电解槽1运行30min后倒极一次，倒一次3min，使得沉积的碳酸钙垢脱落并排出，电解产生的氯气和氢气采用集气罩5收集，通过真空泵8及管道输送至电解槽1底部循环使用，电解槽1内部设置有两个对称设置的超声波振荡器9，超声波振荡器9运行周期为每1-1.5h，清洗10-15min，每隔8小时打开排污阀，排放沉淀物；
31.所述阳极板3的数量为两个，阴极板2的数量为三个，两个阳极板3和三个阴极板2均呈间隔性设置，阳极板3连接高压脉冲电源4的正极，阴极板2连接高压脉冲电源4的负极，两个阳极板3和三个阴极板2中，极板间距为1.5cm，运行电压为12v，电流为电流密度为0-12ma/cm2，所述阴极板2材质为活性炭纤维(acf)-铁复合材料，阳极板3材质为不锈钢；
32.电解槽1的一侧设置有进水口14，电解槽1的另一侧设置有出水口15，所述电解槽1尺寸为35cm
×
20cm
×
30cm。
33.本方案中，在电解过程中，阴极反应如下：
34.2h

2e-＝h2↑
(还原反应)
35.阳极反应如下：
36.2cl-－2e-＝cl2↑
(氧化反应)
37.由于阴极氢气释放，阴极极板附近有大量的氢氧根离子，导致局部ph上升，水中的硬度离子、碱度离子发生如下反应：
38.ca
2
hco
3- oh-‑
caco3 h2o；
39.mg
2
hco
3- oh-→
mgco3 h2o；
40.一种电解曝气除垢装置的除垢方法，具体包括以下步骤：
41.s1、将垃圾渗滤液浓液倒入电解槽1内，通过高压脉冲电源4调整阴极板2和阳极板3之间的电流密度为0-12ma/cm2，运行电压为12v，利用浓液中的盐分及废水电解出氯气和氢气；
42.s2、通过观察透明电解槽1内的气泡情况判断氯气和氢气的产生量，垃圾渗滤液经反应形成的碳酸盐沉淀吸附在阴极板2表面，经30min后，使沉淀物达到一定厚度时，将电解
电源切换，进行倒极3min，使原阴极电解极板成为阳极板3，由于铁极板表面开始溶出铁离子，使碳酸盐沉淀随之脱落，从电解槽1底部排出；
43.s3、氯气和氢气不断产生，进入集气罩5内，待集气罩5内的氯气和氢气产生一定量后，打开第一球阀6，启动真空泵8将氯气和氢气抽吸至阴阳电极板侧壁，气泡冲刷极板；
44.s4、除垢过程中，随着阴极板2表面累积的钙垢物质增多，真空泵8提供的气体不能将钙垢全部剥落，开启超声波振荡器9，清洗10-15min，开启时间间隔为1-1.5h，电解槽1运行30min后倒极一次，倒一次3min，使得沉积的碳酸钙垢脱落排出；
45.s5、第三球阀10开启时间间隔为8小时，也可根据结垢沉淀物沉积量调整开启时间，当电解槽1内氯气和氢气的气泡冲刷作用及超声波振荡器9协同作用仍不能将结垢沉淀物有效剥离时，打开第二球阀7增大真空泵8抽吸气量，提高气泡冲刷速率，真空泵8出口第二流量计13显示曝气量，正常气量为20l/min，对应曝气量为1.2m3/m2.h，当第二流量计13数值小于20l/min，打开第一球阀6，观察第一流量计12，也可适当调整第一球阀6开度增大集气罩5的供气量；
46.s6、当第二流量计13数值大于20l/min，打开第三球阀10排出过量的氢气和氯气，观察第一流量计12，也可适当调整第一球阀6开度减小集气罩5的供气量。
47.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。