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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(jià)格|循環(huán)水處理裝置選型|全自動(dòng)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(guò)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(wèn)題，對(duì)水質(zhì)實(shí)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(wèn)題，綠色環(huán)保，另一方面讓循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)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(jià)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(shí)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(shí)產(chǎn)生的大量電子補(bǔ)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(jiàn)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(jiàn)式（3）。同時(shí)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(jiàn)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(shí)在電場(chǎng)的作用下，CaCO3在陰極板表面的結(jié)晶形式由堅(jiān)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(yáng)極電位、重金屬離子濃度不對(duì)等和菌類(lèi)引起的微分通風(fēng)電池等原因造成，在電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，重金屬被去除，細(xì)菌被殺滅，反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的大量電子補(bǔ)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(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程，其包括了物理、化學(xué)和生物等多種作用機(jī)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(chǎng)的作用下，水中的氯離子會(huì)被氧化成氯氣、次氯酸、次氯酸根等自由氯組分，見(jiàn)式（6）、式（7）、式（8）。一般認(rèn)為，電解氯化作用，主要通過(guò)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(guò)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(shí)，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(guò)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(guò)氧化氫（式11）和氧自由基（式12）等，這些強(qiáng)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(guó)的綜合國(guó)力在不斷的加強(qiáng)，針對(duì)傳統(tǒng)的藥劑投加法處理循環(huán)水系統(tǒng)存在加藥費(fèi)用高、排放廢水污染環(huán)境等問(wèn)題，采用電化學(xué)方法對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行了節(jié)能改造。對(duì)比了藥劑投加法和電化學(xué)法的工藝特點(diǎn)，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(shí)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(yùn)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(jì)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

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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(guò)程，并且展望了未來(lái)的發(fā)展方向。爭(zhēng)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(jià)格|循環(huán)水處理裝置選型|全自動(dòng)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(hào)EDS-B202）主要由陰極和陽(yáng)極組成，陽(yáng)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(shí)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(shí)，在電場(chǎng)作用下，CaCO3等水垢在陰極板表面的結(jié)晶形式由堅(jiān)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(shí)，定期清理。

1.2 電化學(xué)除垢技術(shù)處理循環(huán)水過(guò)程

常用的循環(huán)水處理辦法是處理補(bǔ)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(duì)膠體顆粒具有分散穩(wěn)定作用，對(duì)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(wèn)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(lái)，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(guò)電化學(xué)水處理設(shè)備預(yù)先結(jié)垢去除的同時(shí)，電化學(xué)過(guò)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(lái)腐蝕的危險(xiǎn)。另外，冷卻循環(huán)水中的懸浮物在經(jīng)過(guò)電化學(xué)水處理設(shè)備反應(yīng)室內(nèi)部的強(qiáng)酸性環(huán)境和強(qiáng)堿性環(huán)境的過(guò)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(shí)現(xiàn)降低系統(tǒng)懸浮物的作用。同樣的原理，藻類(lèi)、油質(zhì)等有機(jī)物在經(jīng)過(guò)電化學(xué)水處理設(shè)備反應(yīng)室中陽(yáng)極附近的時(shí)候，被陽(yáng)極產(chǎn)生的強(qiáng)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(jià)格|循環(huán)水處理裝置選型|全自動(dòng)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(shí)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(shí)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(guò)電化學(xué)水處理系統(tǒng)反應(yīng)室強(qiáng)氧化環(huán)境和強(qiáng)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(chǎng)和磁場(chǎng)來(lái)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(lái)，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(jì)來(lái)使水磁化。磁化器的優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，后期維護(hù)成本低，缺點(diǎn)是磁場(chǎng)強(qiáng)度受到磁性材料和充磁技術(shù)的限制，隨時(shí)間的延長(zhǎng)或水溫的提高會(huì)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(yàn)臺(tái)上對(duì)電廠循環(huán)冷卻水進(jìn)行了動(dòng)態(tài)阻垢實(shí)驗(yàn)研究。測(cè)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(shí)，經(jīng)過(guò)30h的試驗(yàn)，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(yàn)研究，并對(duì)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(chǎng)作用下水的結(jié)垢性能，證明了外加磁場(chǎng)可明顯減少水的結(jié)垢量；結(jié)垢量與磁化時(shí)間和強(qiáng)度成反比；當(dāng)磁間距小時(shí)，磁化和阻垢的處理效果更好；磁化阻垢不適合用于對(duì)偏酸性或偏堿性溶液的處理；另外，高濃度的Ca2+和Mg2+會(huì)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(guò)程

電化學(xué)處理循環(huán)水系統(tǒng)通過(guò)PLC控制系統(tǒng)在線連續(xù)處理循環(huán)水，周期性自動(dòng)刮垢和排污。根據(jù)循環(huán)水水質(zhì)情況自動(dòng)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(duì)控制閥閥門(mén)給出指令，關(guān)閉進(jìn)出水閥門(mén)，系統(tǒng)模塊的排污閥門(mén)自動(dòng)打開(kāi)，將預(yù)先沉淀出來(lái)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(kāi)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(jiǎn)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(huì)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(mén)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(shù)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(jí)水處理設(shè)備；電磁阻垢技術(shù)雖有無(wú)毒無(wú)污染、操作簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)，以及一些實(shí)際應(yīng)用，但在其機(jī)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(shí)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(duì)水質(zhì)要求低的系統(tǒng)，例如脫硫系統(tǒng)和輸煤系統(tǒng)。對(duì)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(bǔ)充水，以實(shí)現(xiàn)梯級(jí)利用。但是，該法缺點(diǎn)是在自然降水較大情況下，容易打亂電廠自身的實(shí)際水平衡，造成儲(chǔ)灰場(chǎng)溢流等問(wèn)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(bǔ)充水。在減少循環(huán)水排污量的同時(shí)，可達(dá)到維持梯級(jí)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(shí)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(shí)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(wèn)題，在實(shí)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(shí)，還具有除垢、溶垢、降低鹽類(lèi)離子濃度、提高濃縮倍數(shù)、節(jié)水、節(jié)能、無(wú)污染等特點(diǎn)，具有很好的技術(shù)優(yōu)勢(shì)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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