淺談電化學設備在鋼鐵企業(yè)循環(huán)冷卻水處理中的運用

劉上月 磨冠龍

（廣西柳鋼環(huán)保股份有限公司，廣西 柳州545002）

1 概述

鋼鐵冶金企業(yè)是用水大戶，其中循環(huán)冷卻水占企業(yè)總用水量的70%以上[1]，隨著水資源短缺的日益加劇，水資源費、排污費等不斷上調(diào)，鋼鐵企業(yè)將面臨著生產(chǎn)成本不斷增、能源消耗、環(huán)境保護等方面的挑戰(zhàn)，走節(jié)水型發(fā)展道路已成為鋼鐵企業(yè)提高競爭力的必然選擇。工業(yè)循環(huán)冷卻水主要解決的主要問題是結(jié)垢、腐蝕這兩個方面，當前鋼鐵企業(yè)處理的方式主要有化學藥劑處理，常見藥劑有緩蝕劑、阻垢劑、殺菌滅藻劑。而電化學設備處理法在歐美已經(jīng)有了廣泛的應用，電化學處理的過程主要是通過電場的作用以實現(xiàn)電解、氧化、還原、絮凝等物理和化學的作用[2]，具有化學藥劑處理所能達到的防垢、殺菌、滅藻、緩蝕等效果，還可以除垢、溶垢、降低鹽類離子濃度、控制濃縮倍數(shù)的增長、節(jié)水、無污染。是未來水處理的發(fā)展方向，是真正實現(xiàn)“零”排放的新技術(shù)。本文通過研究電化學設備在某鋼鐵企業(yè)循環(huán)冷卻水處理中進行中試，驗證電化學設備的阻垢、緩蝕、殺菌等效果，并與化學藥劑處理方法進行對比。

2 試驗內(nèi)容

2.1 試驗系統(tǒng)概述

本次試驗的系統(tǒng)冷卻塔類型為開放式。系統(tǒng)獨立，無串漏現(xiàn)象，當前系統(tǒng)處理方式為化學藥劑（緩蝕阻垢劑+氧化性及非氧化性殺菌劑）。系統(tǒng)的參數(shù)見表1。

表1 試驗系統(tǒng)參數(shù)

2.2 試驗設備（表2）。

表2 電化學設備參數(shù)

2.3 試驗方法

在廠家技術(shù)指導下，在系統(tǒng)回水管處引出一支旁路，將加壓泵、CEC-B204 電化學設備、控制電柜、集水池串聯(lián)在一起運行。設備運行前期逐步減少藥劑投加量，過渡期為10 天。過渡期過后正式停止投加緩蝕阻垢劑、殺菌滅藻劑。監(jiān)測pH、濁度、總硬度、鈣硬、氯離子、電導率、黏液形成菌等指標，同時試驗期間分別于現(xiàn)場三個不同的位置懸掛碳鋼掛片，監(jiān)測其腐蝕率。試驗期間除了正常的過濾器反洗外，盡可能不排水。

3 試驗結(jié)果與討論

3.1 水質(zhì)數(shù)據(jù)分析

每個工作日對常規(guī)理化水質(zhì)指標進行監(jiān)測，通過統(tǒng)計試驗前期和試驗中期的監(jiān)測數(shù)據(jù)平均值進行比較分析（表3）。

表3 監(jiān)測數(shù)據(jù)

電化學設備理想的工作原理是吸附水中的離子，在陰陽極板形成水垢，從而降低水中的硬度，緩解結(jié)垢的趨勢，同時氯離子電解轉(zhuǎn)換成游離氯，起到殺菌的作用，起到緩蝕的效果，從而減少排水，提高系統(tǒng)系統(tǒng)濃縮倍數(shù)。但CEC B204 半自動電化學處理設在系統(tǒng)運行過程，在節(jié)水方面，濃縮倍數(shù)上升幅度較小，試驗前期，系統(tǒng)濃縮倍數(shù)都以達到了6 以上，設備運行后，濃縮倍數(shù)為7 以上。根據(jù)循環(huán)水濃縮倍數(shù)和補充水、排污水量的關系，當濃縮倍數(shù)在3 以上時，排水能力基本上穩(wěn)定，降低變化的幅度較?。辉谒|(zhì)指標方面，硬度、氯離子、電導率等指標，隨著濃縮倍數(shù)的升高，不斷上升，沒有降低。水中異養(yǎng)菌菌數(shù)，試驗前期檢測結(jié)果為4.9×105個/mL，試驗期間檢測結(jié)果為5.2×105個/mL，（限值為5.0×105個/mL），達不到工業(yè)循環(huán)冷卻水水質(zhì)要求，體現(xiàn)了設備處理效果不理想，磁場能力較弱等問題造成的，結(jié)垢和腐蝕雙重增加。

3.2 腐蝕率測定

表4 為試驗期間，在系統(tǒng)不同位置同一時間內(nèi)分別懸掛碳鋼掛片，結(jié)果全部超標。圖1 為掛片懸掛1 周，期間表觀現(xiàn)象，腐蝕效果很嚴重。為了避免因水流、壓力等現(xiàn)場環(huán)境條件不一樣造成腐蝕率無代表性，通過做藥劑處理前和電化學設備處理中靜態(tài)掛片試驗，進行比較，確保腐蝕率的準確性。結(jié)果見表5。

表4 試驗期間系統(tǒng)碳鋼掛片腐蝕率

表5 靜態(tài)試驗系統(tǒng)水質(zhì)碳鋼掛片腐蝕率

圖1 掛片懸掛1 周期間表觀現(xiàn)象

系統(tǒng)投加藥劑處理時，靜態(tài)掛片試驗碳鋼腐蝕率均合格，但電化學處理時，靜態(tài)掛片試驗碳鋼腐蝕率均超標。

3.3 設備試驗過程中產(chǎn)生的其它問題

3.3.1 設備產(chǎn)生的水垢，清理的難度及工作量較大，形成的水垢難鏟出，清理一次需要1 人/天的時間，同時陽極板易被刮爛。

3.3.2 設備故障率較高，根據(jù)車間班組現(xiàn)場的反饋和現(xiàn)場了解，設備陸續(xù)運行至今，出現(xiàn)了電柜過燒、漏水、設備陽極板穿裂等問題，同時廠家售后維修力量不足。以上原因，從而導致試驗的時間較短，試驗時間常被沖斷，計劃試驗半年縮短到了一個月，難以判斷電化學設備處理的長期處理效果。

3.3.3 設備實際處理量較小，目前進水壓力只能承受1 公斤/cm2的壓力，之前進水量稍大時，設備門縫出現(xiàn)大面漏水。

4 結(jié)論

CEC B204 半自動電化學處理設備在該系統(tǒng)進行試驗時，達不到阻垢、緩蝕、殺菌滅藻的效果，同時在節(jié)水方面比較不出一個理想的狀態(tài)。鋼鐵企業(yè)冷卻水的循環(huán)水量是非常巨大的，對電化學設備處理能力、材質(zhì)、電場要求都比較高，下一步，還需尋求技術(shù)能力強，產(chǎn)品過硬、服務質(zhì)量優(yōu)秀的廠家，共同在高硬度、高鹽分的系統(tǒng)中不斷探索，隨著日后環(huán)保逐漸嚴格和電化學技術(shù)創(chuàng)新的提升，節(jié)能減排是對鋼鐵企業(yè)循環(huán)水水處理發(fā)展的要求，而未來將是電化學和化學藥劑相結(jié)合的水處理方式。