本發(fā)明屬于電化學(xué)法水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種防控灌溉堵塞的電化學(xué)凈水系統(tǒng)及其使用方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)是一個(gè)水資源貧乏的國(guó)家，年降水量為630mm，低于全球陸面平均的834mm，年平均淡水資源總量為2.8萬(wàn)億m³，人均占有水量?jī)H為2300m³，居世界第109位，是世界上人均占有水資源最貧乏的13個(gè)國(guó)家之一。而我國(guó)又是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，總供水量的64％被用于農(nóng)業(yè)灌溉。滴灌由于其精細(xì)、水的利用率高等優(yōu)點(diǎn)，受到廣泛的關(guān)注。因此，用再生水滴灌是一種合理的灌水模式。

我國(guó)的滴灌技術(shù)還處于初級(jí)階段，還未完全掌握灌水器設(shè)計(jì)和制作的關(guān)鍵技術(shù)；再加上由于灌水器是利用壓力系統(tǒng)按照作物需水要求，通過(guò)配水管道系統(tǒng)的狹長(zhǎng)流道或微孔后，將水和作物生長(zhǎng)所需肥水養(yǎng)分以均勻地、小流量地、準(zhǔn)確地直接輸送到植物、作物根部的土壤表面或土層中，使作物根部的土壤經(jīng)常保持在最佳水、肥、氣狀態(tài)的灌水用器具，而再生水中含有大量的顆粒物、營(yíng)養(yǎng)鹽分、有機(jī)物、微生物等物質(zhì)，灌水器堵塞問(wèn)題越發(fā)嚴(yán)重，已經(jīng)嚴(yán)重限制和制約滴灌技術(shù)的發(fā)展以及推廣。

加拿大Andrew最早發(fā)現(xiàn)了可以用電化學(xué)方法來(lái)抑制微生物的生長(zhǎng)，他們使用銅和鉑金屬來(lái)進(jìn)行微生物的富集，發(fā)現(xiàn)無(wú)論是將銅還是鉑金屬進(jìn)行陽(yáng)極極化都可以減少微生物的附著情況(GORDON A S,GERCHAKOV S M,UDEY L R.THE EFFECT OF POLARIZATION ON THE ATTACHMENT OF MARINE-BACTERIA TO COPPER AND PLATINUM SURFACES.CANADIAN JOURNAL OF MICROBIOLOGY,1981,27(7):698～703)。

中國(guó)專利CN203461886U公開(kāi)了一種水處理裝置，可以起到高效除垢與殺菌滅藻的效果。

中國(guó)專利CN202705125U公開(kāi)了一種有效地解決供用水設(shè)備的防垢除垢和殺菌滅藻的一種電子水處理器。

中國(guó)專利CN2670350Y公開(kāi)了一種智能型電子水處理器，包括：電源、與電源聯(lián)接的副機(jī)及控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)中設(shè)有可編程時(shí)控器，因此可按預(yù)先自行設(shè)定的操作程序完全自動(dòng)地進(jìn)行水處理器的除垢防垢。

陽(yáng)極在此電化學(xué)系統(tǒng)中由于通電的作用，消耗極快，因此本發(fā)明的出發(fā)點(diǎn)是為了可以便捷地拆卸、更換陽(yáng)極。另外，該電化學(xué)系統(tǒng)的操作較為簡(jiǎn)單，應(yīng)用比較廣泛，而本發(fā)明應(yīng)用于解決再生水滴灌時(shí)灌水器的堵塞問(wèn)題，在通電時(shí)，使得再生水中的易成垢的鈣鎂硬度離子，以及易聚集的微生物等從再生水中脫離，安全、綠色、高效地解決了灌水器的堵塞問(wèn)題。再生水的重復(fù)利用，在一定程度上緩解了水資源短缺的情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種可以拆卸更換陽(yáng)極的防控灌溉堵塞的電化學(xué)凈水系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一目的是提供使用防控灌溉堵塞的電化學(xué)凈水系統(tǒng)進(jìn)行凈水的方法。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種防控灌溉堵塞的電化學(xué)凈水系統(tǒng)，與滴灌系統(tǒng)6連接，該電化學(xué)凈水系統(tǒng)包括電化學(xué)裝置1、電源2、蠕動(dòng)泵3、進(jìn)水瓶4和出水瓶5；

電化學(xué)裝置1包括陽(yáng)極7、陰極8、殼體9、進(jìn)水口11、出水口12、取樣口13、排污口14和排氣口15；

陰極8放置在殼體9內(nèi)，貼在殼體9的內(nèi)壁上；

陽(yáng)極7位于殼體9內(nèi)，陽(yáng)極7與殼體9可拆卸地連接；

陽(yáng)極7和陰極8與電源2相連；

殼體9頂端設(shè)置排氣口15，殼體9底端設(shè)置排污口14，在殼體9上設(shè)置取樣口13；

殼體9下部設(shè)置進(jìn)水口11，上部設(shè)置出水口12；

進(jìn)水瓶4、蠕動(dòng)泵3和電化學(xué)裝置1的進(jìn)水口11順序連通，電化學(xué)裝置1的出水口12與出水瓶5連通，出水瓶5與滴灌系統(tǒng)6連通。

殼體9的材質(zhì)為有機(jī)玻璃，殼體9的高徑比為5:1-3:1。

殼體9的有效高度為325mm，有效直徑為80mm，高徑比為4:1。

陽(yáng)極7為鈦基形穩(wěn)電極，陰極8為不銹鋼。

陽(yáng)極7為Ti/SnO₂+Sb₂O₃或Ti/IrO₂+RuO₂。

陽(yáng)極7與殼體9通過(guò)螺紋10連接。

陽(yáng)極7位于殼體9的軸線位置。

一種使用所述的防控灌溉堵塞的電化學(xué)凈水系統(tǒng)進(jìn)行凈水的方法，包括如下步驟：

a.將待凈化的水裝入進(jìn)水瓶4；

b.打開(kāi)電源2，調(diào)節(jié)電壓，電壓范圍為0-7V；

c.打開(kāi)蠕動(dòng)泵3，使待凈化的水進(jìn)入電化學(xué)裝置1，并將蠕動(dòng)泵3的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至合適值，轉(zhuǎn)速范圍為0-100r/m，控制處理時(shí)間；

d.達(dá)到設(shè)定的預(yù)設(shè)處理時(shí)間0-48h時(shí)，停止反應(yīng)。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明應(yīng)用于再生水滴灌系統(tǒng)的灌水器堵塞問(wèn)題，與傳統(tǒng)的控制堵塞技術(shù)—化學(xué)加氯法相比，只需使用電能，無(wú)需添加任何化學(xué)試劑，不會(huì)污染環(huán)境，清潔、綠色、無(wú)污染。

(2)在電解條件下，陽(yáng)極的損耗極大，本發(fā)明的陽(yáng)極與反應(yīng)器的有機(jī)玻璃外殼間采用螺紋連接，方便陽(yáng)極的拆卸、清洗以及更換。

(3)本發(fā)明可以通過(guò)控制與凈水系統(tǒng)連接的電源的電壓、蠕動(dòng)泵的轉(zhuǎn)速來(lái)改變凈水系統(tǒng)的反應(yīng)電壓、進(jìn)水流速以及水力停留時(shí)間，簡(jiǎn)單、方便、快捷，僅在施加低壓條件下便可以去除再生水中的鈣鎂等硬度離子和微生物，從而緩解了滴灌灌水器堵塞的情況。

(4)本發(fā)明的電化學(xué)裝置的殼體為有機(jī)玻璃，陽(yáng)極為鈦基形穩(wěn)電極，陰極為不銹鋼，并且該系統(tǒng)只需一個(gè)很小的電壓即可，安全、綠色，且無(wú)需添加任何化學(xué)試劑，不會(huì)為環(huán)境帶來(lái)額外的污染，可以保護(hù)環(huán)境。

附圖說(shuō)明

圖1為防控灌溉堵塞的電化學(xué)方法示意圖；

圖2為電化學(xué)反應(yīng)器的示意圖。

附圖標(biāo)記：

1電化學(xué)裝置 2電源 3蠕動(dòng)泵

4進(jìn)水瓶 5出水瓶 6滴灌系統(tǒng)

7陽(yáng)極 8陰極 9殼體

10螺紋 11進(jìn)水口 12出水口

13取樣口 14排污口 15排氣口

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如圖1所示，一種防控灌溉堵塞的電化學(xué)凈水系統(tǒng)，與滴灌系統(tǒng)6連接，用于控制滴灌系統(tǒng)6的灌水器生物堵塞和化學(xué)堵塞問(wèn)題。該凈水系統(tǒng)包括電化學(xué)裝置1、電源2、蠕動(dòng)泵3、進(jìn)水瓶4和出水瓶5。

如圖2所示，電化學(xué)裝置1包括陽(yáng)極7、陰極8、殼體9、進(jìn)水口11、出水口12、取樣口13、排污口14和排氣口15。

殼體9的材質(zhì)為有機(jī)玻璃，是由甲基丙烯酸甲酯聚合而成的高分子化合物，具有較好的透明性、化學(xué)穩(wěn)定性；殼體9的高徑比為5:1-3:1，優(yōu)選地，殼體9的有效高度為325mm，有效直徑為80mm，高徑比為4:1。

陽(yáng)極7為鈦基形穩(wěn)電極，如Ti/SnO₂+Sb₂O₃、Ti/IrO₂+RuO₂，陰極8為不銹鋼。

陰極8放置在殼體9內(nèi)，貼在殼體9的內(nèi)壁上。

陽(yáng)極7位于殼體9內(nèi)，優(yōu)選地，陽(yáng)極7位于殼體9的軸線位置；陽(yáng)極7與殼體9可拆卸地連接。本實(shí)施例中，陽(yáng)極7上端和下端均設(shè)置螺紋10，與殼體9通過(guò)螺紋10連接，用于固定陽(yáng)極7，避免在高速水流下發(fā)生位移，并方便陽(yáng)極7的拆卸、清洗以及更換。

陽(yáng)極7和陰極8與外接的電源2相連。

殼體9頂端設(shè)置排氣口15，排氣口15處連接氣袋用來(lái)收集產(chǎn)生的氣體；殼體9底端設(shè)置排污口14；在殼體9上設(shè)置取樣口13；在取樣口13、排污口14處連接硅膠管并用止水夾夾緊。

殼體9下部設(shè)置進(jìn)水口11，上部設(shè)置出水口12。進(jìn)水口11在下，出水口12在上，可以消除重力對(duì)待處理水的影響，使水混合更加均勻。

進(jìn)水瓶4、蠕動(dòng)泵3和電化學(xué)裝置1的進(jìn)水口11順序通過(guò)硅膠管連通，電化學(xué)裝置1的出水口12與出水瓶5通過(guò)硅膠管連通，出水瓶5與滴灌系統(tǒng)6連通。

再生水通過(guò)蠕動(dòng)泵3由電化學(xué)裝置1的進(jìn)水口11進(jìn)入電化學(xué)裝置1內(nèi)，電化學(xué)裝置1的陽(yáng)極7和陰極8與外接電源2相連，在電化學(xué)裝置1內(nèi)形成一個(gè)穩(wěn)定的電場(chǎng)。通過(guò)調(diào)節(jié)蠕動(dòng)泵3的轉(zhuǎn)速來(lái)控制水力在電化學(xué)裝置1內(nèi)停留的時(shí)間。待處理完畢后，水由出水口12流出電化學(xué)裝置1進(jìn)入出水瓶5，從而獲得已經(jīng)殺菌、得到軟化的水質(zhì)。

電化學(xué)凈水系統(tǒng)在控制堵塞過(guò)程中，可以通過(guò)控制外部連接的電源2改變電化學(xué)凈水系統(tǒng)施加的電壓，電壓范圍為0-7V。

電化學(xué)凈水系統(tǒng)在控制堵塞過(guò)程中，可以通過(guò)控制蠕動(dòng)泵3的轉(zhuǎn)速來(lái)改變電化學(xué)裝置1的進(jìn)水的速率。

電化學(xué)裝置1在通電情況下，水中的成垢離子因?yàn)殡娀瘜W(xué)作用結(jié)垢從廢水中脫離而沉積在陰極8的壁上。微生物及藻類也由于電化學(xué)作用及電化學(xué)作用后產(chǎn)生物質(zhì)的綜合作用而死亡，殘?jiān)罱K從電化學(xué)裝置1底部的排污口14排出，達(dá)到去除水垢、殺菌滅藻的效果。

一種使用防控灌溉堵塞的電化學(xué)凈水系統(tǒng)進(jìn)行凈水的方法，包括如下步驟：

a.將待凈化的水裝入進(jìn)水瓶4；

b.打開(kāi)電源2，調(diào)節(jié)電壓，電壓范圍為0-7V；

c.打開(kāi)蠕動(dòng)泵3，使待凈化的水進(jìn)入電化學(xué)裝置1，并將蠕動(dòng)泵3的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至合適值，轉(zhuǎn)速范圍為0-100r/m，控制處理時(shí)間；

d.達(dá)到設(shè)定的預(yù)設(shè)處理時(shí)間0-48h時(shí)，停止反應(yīng)。

實(shí)施例1

將再生水裝入到進(jìn)水瓶4中，再生水從北京信通碧水再生水有限公司獲得，采用美國(guó)深池曝氣污水再生與回用(簡(jiǎn)稱DCWWRR)生態(tài)處理工藝，通過(guò)蠕動(dòng)泵3使再生水進(jìn)入到電化學(xué)裝置1內(nèi)。

陽(yáng)極選用Ti/SnO₂+Sb₂O₃。

實(shí)驗(yàn)表明，在陽(yáng)極為Ti/SnO₂+Sb₂O₃，反應(yīng)電壓為4V，處理時(shí)間為48h時(shí)，殺菌率可以達(dá)到72％，硬度降低率也可以達(dá)到24.47％，堿度與原水相比也有所降低。

實(shí)施例2

將人工配好的高硬度高堿度水(由分析純?cè)噭〤aCl₂和NaHCO₃按1:2摩爾比在純凈水中配制而成，總硬度范圍為0.004-0.007mol/L，總堿度范圍為250-400mg/L)裝入到進(jìn)水瓶4中，由蠕動(dòng)泵3將人工配水打入到電化學(xué)裝置1中。

陽(yáng)極選用Ti/SnO₂+Sb₂O₃。

實(shí)驗(yàn)表明，在陽(yáng)極為Ti/SnO₂+Sb₂O₃，反應(yīng)電壓為4V，處理時(shí)間為48h時(shí)，水的硬度降低率達(dá)到17.32％，堿度降低率達(dá)27.54％。

實(shí)施例3

將再生水裝入到進(jìn)水瓶4中，再生水從北京信通碧水再生水有限公司獲得，采用美國(guó)深池曝氣污水再生與回用(簡(jiǎn)稱DCWWRR)生態(tài)處理工藝，通過(guò)蠕動(dòng)泵3使再生水進(jìn)入到電化學(xué)裝置1內(nèi)，設(shè)置水力在電化學(xué)裝置1中停留時(shí)間為48h。

陽(yáng)極選用Ti/SnO₂+Sb₂O₃。

實(shí)驗(yàn)表明，在陽(yáng)極為Ti/SnO₂+Sb₂O₃，反應(yīng)電壓為4V，處理時(shí)間為48h時(shí)，殺菌率可以達(dá)到90％以上，水的硬度降低率也可以達(dá)到50.34％，堿度與原水相比也有所降低。

實(shí)施例4

將再生水裝入到進(jìn)水瓶4中，再生水從北京信通碧水再生水有限公司獲得，采用美國(guó)深池曝氣污水再生與回用(簡(jiǎn)稱DCWWRR)生態(tài)處理工藝，通過(guò)蠕動(dòng)泵3使再生水進(jìn)入到電化學(xué)裝置1內(nèi)。

陽(yáng)極選用Ti/IrO₂+RuO₂。

實(shí)驗(yàn)表明，在陽(yáng)極為Ti/IrO₂+RuO₂，反應(yīng)電壓為7V，處理時(shí)間為48h時(shí)，殺菌率為99.95％，硬度去除率為66.21％，堿度去除率為88.81％。