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 循環(huán)水處理器之電化學(xué)新工藝在循環(huán)水處理裝置中的應(yīng)用 循環(huán)水處理裝置|循環(huán)水處理裝置廠家|循環(huán)水處理裝置價格|循環(huán)水處理裝置選型|全自動循環(huán)水處理裝置

 電化學(xué)水處理技術(shù)是一種環(huán)境友好的新型水處理技術(shù), 它是利用水及水中礦物質(zhì)的電化學(xué)特性，通過調(diào)節(jié)水中礦物質(zhì)的平衡，解決了循環(huán)水的結(jié)垢、腐蝕、微生物滋生三大問題，對水質(zhì)實現(xiàn)穩(wěn)定有效的控制，一方面從源頭上解決循環(huán)水污染的根本問題，綠色環(huán)保，另一方面讓循環(huán)水系統(tǒng)運行更加安全高效，節(jié)能降耗，具有極其重要的環(huán)保與經(jīng)濟(jì)價值。

技術(shù)原理 

技術(shù)原理

電化學(xué)水處理技術(shù)的主要原理是利用電化學(xué)的氧化還原反應(yīng)，將水中導(dǎo)致結(jié)垢的鈣、鎂等離子以及重金屬以固體形式去除，降低水體的硬度，反應(yīng)時產(chǎn)生的氧化性物質(zhì)，抑制循環(huán)水系統(tǒng)中菌藻的滋生，達(dá)到殺菌滅藻的目的，在電化學(xué)反應(yīng)的同時產(chǎn)生的大量電子補充了電子電位差，起到防止腐蝕的作用。

防垢除垢

在電流的作用下水在陰極發(fā)生電解反應(yīng)生成OH-，見式（1）、式（2）。由陰極反應(yīng)產(chǎn)生的OH-離子，打破陰極附近溶液中堿度與硬度的平衡，溶液中的HCO3-離子轉(zhuǎn)化為CO32-離子，見式（3）。同時水中的Ca2+、Mg2+等成垢離子在靜電引力的作用下向陰極區(qū)遷移，分別生成CaCO3、Mg(OH)2沉淀析出，見式（4）、式（5）。

（1）O2+2H2O+4e→4OH-

（2）2H2O+2e→H2+2OH-

（3）OH-+ HCO3-→CO32-+ H2O

（4）Ca2++CO32-→CaCO3↓

（5）Mg2++2OH-→Mg(OH)2↓

同時在電場的作用下，CaCO3在陰極板表面的結(jié)晶形式由堅硬的方解石結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^為疏松的文石型結(jié)構(gòu)，更易于剝離去除，從而達(dá)到去除水垢的目的。

防止腐蝕

循環(huán)水系統(tǒng)中的腐蝕通常是由高活性的陽極電位、重金屬離子濃度不對等和菌類引起的微分通風(fēng)電池等原因造成，在電化學(xué)反應(yīng)過程中，重金屬被去除，細(xì)菌被殺滅，反應(yīng)時產(chǎn)生的大量電子補充了電位差，多種因素作用下，循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕程度得到有效抑制，因此起到了防止腐蝕的作用。

殺菌滅藻

電化學(xué)殺菌并不是一個簡單的過程，其包括了物理、化學(xué)和生物等多種作用機制與反應(yīng)歷程，可以認(rèn)為是多種因素共同作用完成的。其中主要涉及如電解氯化、活性基團(tuán)作用等。

在電場的作用下，水中的氯離子會被氧化成氯氣、次氯酸、次氯酸根等自由氯組分，見式（6）、式（7）、式（8）。一般認(rèn)為，電解氯化作用，主要通過次氯酸起作用。次氯酸為很小的中性分子，只有它才能擴(kuò)散到帶負(fù)電的細(xì)菌表面，并通過細(xì)菌的細(xì)胞壁穿透到細(xì)菌內(nèi)部。當(dāng)次氯酸到達(dá)細(xì)菌內(nèi)部時，能起氧化作用破壞細(xì)菌的酶系統(tǒng)而使細(xì)菌死亡。

在電化學(xué)反應(yīng)中，通過電解水以及溶解在水中的氧氣在電極表面生成一些短壽命的中間產(chǎn)物，即臭氧（式9）、羥基自由基（式10）、過氧化氫（式11）和氧自由基（式12）等，這些強氧化性的物質(zhì)能使微生物細(xì)胞中的多種成分發(fā)生氧化，從而使微生物產(chǎn)生不可逆的變化而死亡。

（6）2Cl--2e→Cl2

（7）Cl-+H2O-2e→HClO+H+

（8）Cl-+2OH--2e→ClO+H2O

（9）O2+2OH--2e→O3+H2O

（10）OH--e→OH0

（11）2H2O-2e→H2O2+2H+

（12）H2O-2e→O0+2H+

電化學(xué)新工藝在循環(huán)水處理裝置中的應(yīng)用

  目前，我國的綜合國力在不斷的加強，針對傳統(tǒng)的藥劑投加法處理循環(huán)水系統(tǒng)存在加藥費用高、排放廢水污染環(huán)境等問題，采用電化學(xué)方法對循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行了節(jié)能改造。對比了藥劑投加法和電化學(xué)法的工藝特點，介紹了電化學(xué)處理循環(huán)水技術(shù)的工作原理。結(jié)合山焦循環(huán)水處理系統(tǒng)實際情況，確定了電化學(xué)處理循環(huán)水的最經(jīng)濟(jì)方案。運行結(jié)果表明，采用電化學(xué)處理循環(huán)水，不需投加化學(xué)藥劑；處理后的循環(huán)水，水質(zhì)可達(dá)到工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范要求；濃縮倍數(shù)由2提高到6，可節(jié)水38.4m3/h，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

關(guān)鍵詞：循環(huán)水，電化學(xué)，藥劑投加，緩蝕，阻垢，殺菌，節(jié)水，環(huán)保

循環(huán)水處理裝置|循環(huán)水處理裝置廠家|循環(huán)水處理裝置價格|循環(huán)水處理裝置選型|全自動循環(huán)水處理裝置引言

電化學(xué)將成為清潔處理石化的循環(huán)水的手段之一。本文從電化學(xué)技術(shù)的基本內(nèi)容講起，介紹了電化學(xué)技術(shù)以及循環(huán)水的組成，闡明了電化學(xué)技術(shù)處理循環(huán)水的過程，并且展望了未來的發(fā)展方向。爭取為電化學(xué)技術(shù)處理石化循環(huán)水的研究提供幫助。

1 電化學(xué)處理循環(huán)水技術(shù)原理

1.1循環(huán)水處理裝置|循環(huán)水處理裝置廠家|循環(huán)水處理裝置價格|循環(huán)水處理裝置選型|全自動循環(huán)水處理裝置 電化學(xué)除垢

電化學(xué)處理循環(huán)水的設(shè)備（型號EDS-B202）主要由陰極和陽極組成，陽極能殺菌，陰極可除垢。在電流的作用下，水在陰極電解生成OH-，OH-打破陰極附近溶液中堿度與硬度的平衡，溶液中的HCO3-轉(zhuǎn)化為CO32-，同時水中Ca2+、Mg2+等成垢離子在靜電引力的作用下，向陰極區(qū)遷移，生成沉淀物CaCO3、MgCO3、Ca（OH）2、Mg（OH）2析出。生成沉淀物的同時，在電場作用下，CaCO3等水垢在陰極板表面的結(jié)晶形式由堅硬的方解石結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變?yōu)檩^為疏松的紋石型結(jié)構(gòu)，更易于剝離清除，陰極板上的水垢沉積到一定厚度時，定期清理。

1.2 電化學(xué)除垢技術(shù)處理循環(huán)水過程

常用的循環(huán)水處理辦法是處理補充水（石化處理法、氫離子交換法、鈉離子交換法等），投加化學(xué)藥劑處理循環(huán)水，聚磷酸鹽對膠體顆粒具有分散穩(wěn)定作用，對鈣鎂等離子絡(luò)合分散懸浮水中，改變碳酸鈣晶體結(jié)構(gòu)，防止沉淀產(chǎn)生，起到阻垢性能。而電化學(xué)除垢技術(shù)，在循環(huán)水不加化學(xué)藥劑的條件下，解決循環(huán)水系統(tǒng)中的結(jié)垢、腐蝕和微生物滋生的問題。將電化學(xué)除垢設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)水可以取循環(huán)泵回水管道旁路，可與旁濾設(shè)備串聯(lián)起來，旁濾器放置在電化學(xué)處理系統(tǒng)之后，處理后的水直接回到冷卻塔水池。水垢不斷通過電化學(xué)水處理設(shè)備預(yù)先結(jié)垢去除的同時，電化學(xué)過程產(chǎn)生的次氯酸根、臭氧、雙氧水等的量足以維持系統(tǒng)的殺菌滅藻效果而且不帶來腐蝕的危險。另外，冷卻循環(huán)水中的懸浮物在經(jīng)過電化學(xué)水處理設(shè)備反應(yīng)室內(nèi)部的強酸性環(huán)境和強堿性環(huán)境的過程中，表面電荷被破壞而失穩(wěn)，從而沉積到反應(yīng)室底部排出系統(tǒng)，實現(xiàn)降低系統(tǒng)懸浮物的作用。同樣的原理，藻類、油質(zhì)等有機物在經(jīng)過電化學(xué)水處理設(shè)備反應(yīng)室中陽極附近的時候，被陽極產(chǎn)生的強氧化劑氧化降解。

2 電化學(xué)新工藝在循環(huán)水處理裝置的應(yīng)用

2.1 循環(huán)水處理裝置|循環(huán)水處理裝置廠家|循環(huán)水處理裝置價格|循環(huán)水處理裝置選型|全自動循環(huán)水處理裝置新工藝改造方案

山焦循環(huán)水系統(tǒng)實際循環(huán)水量為3000m3/h~3200m3/h，保有水量1200m3/h。依據(jù)循環(huán)水水質(zhì)參數(shù)及換熱器要求，在不加藥劑的條件下，盡量提高濃縮倍數(shù)，減少排放，節(jié)約用水，制定了電化學(xué)循環(huán)水處理技術(shù)改造方案。電化學(xué)處理量選擇最經(jīng)濟(jì)實用的處理量，即循環(huán)水量10%（300m3/h）的方案。這樣電化學(xué)處理系統(tǒng)每天可以將保有水量處理大約6遍，也就是系統(tǒng)中的水每天經(jīng)過電化學(xué)水處理系統(tǒng)反應(yīng)室強氧化環(huán)境和強電流環(huán)境6次，這將有效控制循環(huán)水系統(tǒng)中微生物的滋生。

2.2 磁化水處理

磁化水處理是利用電場和磁場來阻礙水中致垢物（鈣和鎂的碳酸鹽和硫酸鹽）在容器壁上析出的一種廣泛應(yīng)用于水處理系統(tǒng)的技術(shù)。

近年來，磁化水技術(shù)被應(yīng)用到污水處理領(lǐng)域。其核心裝置為磁化水處理器，利用不同性能的材料及水流通道設(shè)計來使水磁化。磁化器的優(yōu)點是內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，后期維護(hù)成本低，缺點是磁場強度受到磁性材料和充磁技術(shù)的限制，隨時間的延長或水溫的提高會有退磁現(xiàn)象發(fā)生。主要采用磁電協(xié)同式處理方式在自制的雙通道試驗臺上對電廠循環(huán)冷卻水進(jìn)行了動態(tài)阻垢實驗研究。測試結(jié)果表明，脈沖方波占空比為70%，脈沖方波頻率為100Hz，水流速度為0.870m/s，選用5kV離子棒電壓時，經(jīng)過30h的試驗，設(shè)備的阻垢率為78.23%，得到了良好的阻垢效果。進(jìn)行了磁化與化學(xué)加藥聯(lián)合水處理試驗研究，并對其阻垢效果和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析，進(jìn)一步提出了物理化學(xué)聯(lián)合高效水處理工藝。研究了在磁場作用下水的結(jié)垢性能，證明了外加磁場可明顯減少水的結(jié)垢量；結(jié)垢量與磁化時間和強度成反比；當(dāng)磁間距小時，磁化和阻垢的處理效果更好；磁化阻垢不適合用于對偏酸性或偏堿性溶液的處理；另外，高濃度的Ca2+和Mg2+會嚴(yán)重影響阻垢效果。

2.3 電化學(xué)處理循環(huán)水系統(tǒng)操作過程

電化學(xué)處理循環(huán)水系統(tǒng)通過PLC控制系統(tǒng)在線連續(xù)處理循環(huán)水，周期性自動刮垢和排污。根據(jù)循環(huán)水水質(zhì)情況自動控制刮垢、排污的頻率，維持系統(tǒng)中水的化學(xué)物質(zhì)平衡和控制微生物。刮垢、排污流程：PLC控制系統(tǒng)對控制閥閥門給出指令，關(guān)閉進(jìn)出水閥門，系統(tǒng)模塊的排污閥門自動打開，將預(yù)先沉淀出來的結(jié)垢物質(zhì)和生物黏泥排出處理單元，并和沖洗水一起排到沉淀池。60s后，排污閥關(guān)閉，打開進(jìn)出水閥，完成一次清洗周期。

2.4 提高濃縮倍率方法比較

綜上所述，傳統(tǒng)的阻垢處理法是現(xiàn)有技術(shù)條件下最為簡單和可靠的提高濃縮倍率的方法，其需要向水中添加阻垢劑以達(dá)到阻垢的目的。但阻垢劑的大量使用將會導(dǎo)致二次污染嚴(yán)重和發(fā)電成本增加。目前，復(fù)合物理阻垢法的研發(fā)已成為現(xiàn)代水處理技術(shù)的熱門研究方向之一。水穩(wěn)定劑法是提高嚴(yán)重缺水地區(qū)廢水濃縮倍率和零排放的必不可少的方法，結(jié)合酸和阻垢劑，可減少阻垢劑用量，適用于南方和沿海城市的低硬度和低堿度；弱酸樹脂交換法因?qū)M(jìn)水水質(zhì)要求高且再生成本高，限制了其使用范圍，可作為末級水處理設(shè)備；電磁阻垢技術(shù)雖有無毒無污染、操作簡便的優(yōu)勢，以及一些實際應(yīng)用，但在其機理和阻垢效果方面仍然需要進(jìn)一步的研究，可輔助化學(xué)藥劑與其他技術(shù)聯(lián)合使用。

3 電廠循環(huán)水排污水的脫鹽技術(shù)

要實現(xiàn)電廠循環(huán)水系統(tǒng)“零排放”，可將該系統(tǒng)的排污水用于對水質(zhì)要求低的系統(tǒng)，例如脫硫系統(tǒng)和輸煤系統(tǒng)。對于具有水力除灰系統(tǒng)的火電廠，可將循環(huán)水排污作為沖灰系統(tǒng)的補充水，以實現(xiàn)梯級利用。但是，該法缺點是在自然降水較大情況下，容易打亂電廠自身的實際水平衡，造成儲灰場溢流等問題。在確保濃縮倍率為3.0～5.0的前提下，循環(huán)污水可用作脫硫系統(tǒng)的補充水。在減少循環(huán)水排污量的同時，可達(dá)到維持梯級利用水的效果。但這種方法增加了循環(huán)水旁路排污深度處理和脫硫廢水處理工程的投資，以及土地及基礎(chǔ)設(shè)施的占用，不符合經(jīng)濟(jì)性的要求。除了上述回收方法外，由于循環(huán)冷卻排污水還含有大量的水和高含鹽量，使得脫鹽技術(shù)在電廠的節(jié)能減排和實現(xiàn)零排放中扮演著重要的角色。

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電化學(xué)處理循環(huán)水新工藝技術(shù)在山焦循環(huán)水裝置的使用實踐證明，該技術(shù)是以節(jié)能環(huán)保的方式解決循環(huán)水問題，在實現(xiàn)化學(xué)法水處理所能達(dá)到的防垢、殺菌、滅藻、緩蝕等性能的同時，還具有除垢、溶垢、降低鹽類離子濃度、提高濃縮倍數(shù)、節(jié)水、節(jié)能、無污染等特點，具有很好的技術(shù)優(yōu)勢和應(yīng)用前景。

電化學(xué)新工藝在循環(huán)水處理裝置中的應(yīng)用

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