電化學(xué)處理技術(shù)（EST）在循環(huán)水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用

邢云卓

摘 要 作為一種兼具殺菌、滅藻、阻垢、緩蝕功能的新型水處理技術(shù)，電化學(xué)水處理技術(shù)近些年來在循環(huán)水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用日趨廣泛。基于EST的電解水處理系統(tǒng)較傳統(tǒng)化學(xué)藥劑處理技術(shù)而言，具有顯著的優(yōu)勢，能夠顯著提高濃縮倍數(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能與節(jié)水，并能夠在節(jié)能節(jié)水、化學(xué)性質(zhì)、濃縮倍率、腐蝕結(jié)垢、微生物等方面實(shí)現(xiàn)科學(xué)控制，真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的，且較傳統(tǒng)化學(xué)藥劑處理技術(shù)而言，采用該方式對循環(huán)水水質(zhì)進(jìn)行控制具有顯著優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞 電化學(xué)水；循環(huán)水處理；微生物控制；

中圖分類號 TQ0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2015）09-0045-02

為了更好地提升循環(huán)水處理的循環(huán)效率，減少用水指標(biāo)，傳統(tǒng)方法通常需投入化學(xué)藥劑，以便維持水質(zhì)，提升循環(huán)水處理的濃縮倍數(shù)，但是，應(yīng)注意的是由于冷卻水的持續(xù)循環(huán)利用，會導(dǎo)致設(shè)備、管道表面附著大量沉積物，滋生大量微生物，管道腐蝕等問題，因而對于水質(zhì)管理的要求也越來越高。

1 電化學(xué)水處理技術(shù)（EST）

1）電化學(xué)水處理技術(shù)的原理。該技術(shù)借助于帶電電極的表面，對水中帶點(diǎn)粒子進(jìn)行吸附，從而實(shí)現(xiàn)水中溶解鹽、帶電物等于電極表面充分富集，達(dá)到凈化或淡化水的目的。待凈化水由一端源源不斷地流入陰、陽電極所形成的通道中，并由另一端出來。待凈化水于陰、陽電極間流動過程中，會受電場等的作用，因而水中所存在的帶電粒子將朝著帶著相反電荷的電極處進(jìn)行遷移，并為該電極大量吸附，在不同電極表面充分富集與濃縮，確保水中所含的溶解鹽、膠體、帶電物濃度逐步降低，繼而達(dá)到了水的凈化與除鹽過程。就水溶液而言，若將其兩極施加相應(yīng)的電壓，則將會電流成功流過，并于兩極之間發(fā)生電解或電離反應(yīng)等。借助于電化學(xué)法，在陽極會發(fā)生相應(yīng)的氧化反應(yīng)，并生成H202、03等一系列強(qiáng)氧化物，并實(shí)現(xiàn)了水的除菌與滅藻，在水電解時(shí)，水中所存在的諸如Ca2+、Mg2+等正離子由于受到電場的作用而發(fā)生遷移，并被電極表面所吸附、濃縮。利用該方法能夠有效除去水中易成垢離子，顯著降低水硬度，實(shí)現(xiàn)對濃縮倍數(shù)的有效控制。

2）EST裝置的優(yōu)勢。EST裝置具有穩(wěn)定、安全、可靠、有效的特點(diǎn)，且利用該裝置可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)操作過程的自動化，防止與危險(xiǎn)化學(xué)藥劑的接觸，并解決了微生物、結(jié)垢、粘泥、腐蝕等一系列問題，無需添加化學(xué)藥品，不會對環(huán)境造成污染，且運(yùn)行成本較低，操作過程簡單易行，能夠節(jié)約藥劑、補(bǔ)充水成本，進(jìn)一步延長了換熱器的使用壽命，降低預(yù)膜使用次數(shù)，經(jīng)濟(jì)高效。

2化學(xué)藥劑法應(yīng)用過程中存在的問題

1）存在較多粘泥，而且所處理水溶液的濁度高。

2）存在嚴(yán)重的結(jié)垢問題。采用該方法處理循環(huán)水，會引發(fā)較為嚴(yán)重的結(jié)垢問題，一旦出現(xiàn)結(jié)垢，將與微生物所排放的代謝物質(zhì)相聚集，成為更難以清除的污垢，并附著于裝置、設(shè)備表面或填料中，會對換熱效果造成不良影響。

3）存在著十分嚴(yán)重的腐蝕問題。就不同型號的換熱器而言，其所采用的材質(zhì)也各不相同，為此，由于粘泥會導(dǎo)致大量微生物繁殖，并導(dǎo)致局部設(shè)備和裝置表面銹蝕。

4）化學(xué)藥劑水處理效果存在局限性，而且有賴于管理者豐富的經(jīng)驗(yàn)。為了確保所添加的化學(xué)藥物能夠收到良好的效果，要求管理者必須把握好人為因素的干擾。因此，不少經(jīng)驗(yàn)缺乏的管理人員采用該方法很難收到良好的效果。及時(shí)采用自動化方式投藥或監(jiān)測，但針對怎樣以監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)，對檢測偏差進(jìn)行糾正仍需管理人員借助于經(jīng)驗(yàn)來判斷。特別對于補(bǔ)水成分十分復(fù)雜，且養(yǎng)分含量較高等問題，很難有效解決微生物滋生的問題。

3 EST技術(shù)、化學(xué)藥劑處理法的對比

1）結(jié)垢問題。就循環(huán)水處理過程而言，需要大量的冷卻水持續(xù)地供應(yīng)和循環(huán)利用，由于在此過程中會存在水份蒸發(fā)等問題，加之水中的礦物離子、有機(jī)物含量難以有效富集，致使重碳酸鈣含量不斷隨蒸發(fā)速度的加快而增加，如果其濃度大于飽和濃度，亦或熱交換器工作時(shí)常致使水溫大量升高之時(shí)，會致使CO2釋放，而碳酸鈣將呈水垢狀析出，沉積于設(shè)備、裝置傳熱表面，長期下來會形成十分嚴(yán)重的水垢，能夠顯著降低其傳熱率。

所積淀的水垢不只會影響系統(tǒng)的熱交換率，還會使設(shè)備、裝置等能耗劇增，甚至引發(fā)設(shè)備、系統(tǒng)的停車危機(jī)。如若對水垢進(jìn)行清洗，又會增加大量的維護(hù)成本，且清洗過程中還容易引發(fā)設(shè)備銹蝕等問題。

為了解決這一問題，建議采取以下途徑。①投入化學(xué)藥劑。借助于阻垢劑等藥劑，改善結(jié)垢物溶解度，并防止其析出，干擾晶體的生長，轉(zhuǎn)變沉積物狀態(tài)，且不會使其粘附于熱交換器表面。②EST+SCP法。水垢在系統(tǒng)陰極處大量富集，由于水中礦物離子的大量減少，使得水硬度降低，保證了冷卻水礦物質(zhì)始終溶解。借助于SCP系統(tǒng)，可以釋放金屬離子，避免碳酸鈣在高溫下析出。

2）微生物大量繁殖問題。由于循環(huán)水中不免含有大量可供菌體吸收和繁殖的養(yǎng)分，加之水溫度提高，細(xì)菌及藻類等真菌會大量繁殖，并形成大量新陳代謝化合物，即所謂的粘液，與水中原本存在的垢物發(fā)生聚集，形成相應(yīng)的粘泥。粘泥的形成易引發(fā)設(shè)備銹蝕，阻塞循環(huán)水，降低其流量，降低熱交換率。具體而言，微生物滋生的危害性如下。①化學(xué)藥劑雖然具有殺菌抑菌作用，但由于水質(zhì)及環(huán)境處于逐步變化過程中，藥效存在一定的滯后性，因而會引發(fā)代謝物質(zhì)的持續(xù)增多，生成更多的粘泥。②粘泥的大量附著，降低了設(shè)備的傳熱效率，致使系統(tǒng)耗能大增。③菌群代謝物導(dǎo)致系統(tǒng)pH值降低，導(dǎo)致設(shè)備受腐蝕風(fēng)險(xiǎn)大增。為了解決這一問題，可采取如下措施。①添加化學(xué)藥劑法。采用氯和溴化合物能夠抑制微生物代謝物產(chǎn)生。而表面活性劑可以殺菌，并減少生物膜的產(chǎn)生。雙氧水、臭氧、次氯酸鹽等氧化劑可以殺菌滅藻。②電化學(xué)法。氯氣在陽極處可被氧化為游離的氯，并生成臭氧等強(qiáng)氧化物質(zhì)，具有殺菌滅藻的功效。反應(yīng)室中，微生物在強(qiáng)電流的作用下受到所形成新pH環(huán)境的影響而得到抑制。

3）腐蝕問題。腐蝕由于受到電化學(xué)作用的影響而迅速加快，在此過程中，金屬由陽極朝陰極電位遷移，并發(fā)生氧化還原反應(yīng)。此時(shí)若金屬同含氧冷卻水相接觸，會導(dǎo)致金屬表面會形成微電池， 經(jīng)氧化反應(yīng)陽極處金屬不斷溶解。腐蝕危害性如下。①熱交換器壁被腐蝕穿孔，形成滲漏，或者工藝介質(zhì)泄漏到冷卻水中，污染水質(zhì)。②腐蝕減少設(shè)備管道的使用壽命，增加生產(chǎn)成本和導(dǎo)致設(shè)備停產(chǎn)。腐蝕的解決方法如下。①化學(xué)藥劑法。提高PH值，緩蝕劑減少金屬表面的可接觸面積，阻斷電化學(xué)腐蝕回路來保護(hù)金屬表面。磷酸鹽、鋅鹽、鉬酸鹽和聚合硅酸鹽是低碳鋼的緩蝕劑。②EST+SCP法。濃縮的鎂硬度在冷卻水中以氫氧化鎂的形式沉積在管道內(nèi)壁，起到緩蝕和抑制生物膜的作用。溶解的重金屬離子積于陰極和水垢一起去除。

4 結(jié)論

EST電解水處理器通過維系水中礦物質(zhì)平衡和產(chǎn)生氧化性的殺菌物質(zhì)解決了循環(huán)冷卻水結(jié)垢、腐蝕、微生物大量繁殖等問題，是一種清潔、綠色、節(jié)能的循環(huán)冷卻水處理技術(shù)。EST系統(tǒng)能解決循環(huán)水系統(tǒng)中的結(jié)垢、腐蝕、微生物大量繁殖等問題，并實(shí)現(xiàn)了零排污，順應(yīng)了我國節(jié)能減排的戰(zhàn)略要求，在國內(nèi)環(huán)境水質(zhì)不佳的地區(qū)使用具有良好的優(yōu)勢與前景。

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