循環(huán)水電化學(xué)處理設(shè)備技術(shù)
關(guān)鍵詞：循環(huán)水，電化學(xué)，結(jié)垢，腐蝕，**，電極，
目前，電化學(xué)循環(huán)水處理技術(shù)在民用循環(huán)水系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣大，如中央空調(diào)系統(tǒng)中的冷媒水系統(tǒng)。國內(nèi)研發(fā)的電化學(xué)裝置也在武鋼制氧循環(huán)水處理中開始了實踐應(yīng)用。其具有除垢、防垢、**滅藻、緩蝕的功能。
電化學(xué)循環(huán)水處理技術(shù)還沒有在工業(yè)循環(huán)水處理中得到普遍應(yīng)用，必然有其存在的技術(shù)和管理問題。
電化學(xué)循環(huán)水處理設(shè)備無論是國內(nèi)還是國外產(chǎn)品，其原理是相同的，筆者以國內(nèi)民用及工業(yè)循環(huán)水處理應(yīng)用較多的以色列艾格錫EST電化學(xué)循環(huán)水處理設(shè)備為例，介紹其工作原理，設(shè)備構(gòu)造及應(yīng)用建議，供循環(huán)水處理工作者研究應(yīng)用電化學(xué)水處理技術(shù)參考。
電化學(xué)設(shè)備構(gòu)造及工作過程
1）、設(shè)備構(gòu)造
電化學(xué)循環(huán)水處理設(shè)備構(gòu)造見圖2-1。
電化學(xué)循環(huán)水處理設(shè)備構(gòu)造示意圖
① 反應(yīng)室
② 電極
③ 刮刀驅(qū)動馬達
④ 刮刀
⑤ 進水閥
⑥ 排污閥
⑦ 進氣口（氣動）
⑧ 電源
⑨ 出水閥
⑩ 排氣/進氣閥
2）設(shè)備工作過程
電化學(xué)循環(huán)水處理設(shè)備（EST）本身是一個碳鋼制造的圓柱狀的容器，直徑大約為24英寸，深為36英寸，是帶TiNiO電極的反應(yīng)室，電動馬達/氣缸，刮刀、自控閥門和**的控制電源系統(tǒng)組成。
水處理器中的水垢預(yù)沉積過程，發(fā)生在反應(yīng)室內(nèi)壁附近，電動馬達/氣缸推動刮刀將反應(yīng)室內(nèi)的預(yù)先沉積下來的水垢和其它沉積物污染物從反應(yīng)室內(nèi)壁上刮下并排掉，從而徹底降低水中的硬度及堿度，這個動作是完全自動操作，每天可以操多次（根據(jù)水質(zhì)調(diào)整），其工作過程見圖2-2，,反應(yīng)室內(nèi)部效果參見圖2-3，圖2-4.
圖2-3循環(huán)水處理48小時反應(yīng)室效果圖 圖2-4刮垢后反應(yīng)室的內(nèi)壁效果
3、電化學(xué)設(shè)備水處理原理
通過電化學(xué)水處理技術(shù)，利用水及水中礦物質(zhì)的電化學(xué)特性，通過電解來調(diào)節(jié)水中礦物質(zhì)的平衡，而實現(xiàn)阻垢、防腐和防治微生物的目的，處理效果不隨被處理水的條件或組成而發(fā)生變化，是一種綠色**的循環(huán)冷卻水處理技術(shù)。
3.1、電解過程中典型的化學(xué)反應(yīng)
1）、陰極電化學(xué)反應(yīng)
反應(yīng)室中維持一定的工作電流。結(jié)果是，在陰極（反應(yīng)室內(nèi)壁）附近形成高濃度的氫氧根，這種升高的pH環(huán)境（pH高達13），讓易結(jié)垢的礦物質(zhì)預(yù)先結(jié)垢，并從水中析出。實際上，陰極附近局部的高氫氧根濃度形成的化學(xué)環(huán)境，和用石灰處理形成的冷石灰軟化環(huán)境類似。
2H2O(l) + 2e- 
H2(氣) + 2OH-(aq)
CO2(aq)+ OH-(aq) HCO3-(aq)
HCO3 -(aq) + OH- (aq) CO32-(aq) +H20(液)
Ca2 +(aq) 鈣離子可能形成 氫氧化鈣: Ca(OH)2(垢) 碳酸鈣: CaCO3(垢)
2）、陽極電化學(xué)反應(yīng)
電流也將一部分的氯離子轉(zhuǎn)化成氯氣，在冷卻水中形成持續(xù)**效果的次氯酸。同時產(chǎn)生臭氧、氧自由基、氫氧根自由基和雙氧水。這一系列產(chǎn)物提供了殺生效應(yīng)，結(jié)合安培電流及局部高的和低的（陽極）pH區(qū)域，維持了EST內(nèi)部一個事實的殺滅***環(huán)境。
生成氧氣
4HO- O2(g) + 2H20 + 4e-
游離氯
Cl- – e- Cl0
氯氣
2Cl-(aq) Cl2(g) + 2e-
臭氧
O2 + 2HO- – 2e-O3(g) + H2O
自由基OH0
OH- – e- OH0
過氧化氫
2H2O – 2 e- H2O2 + 2H+
氧自由基
2H2O – 2 e- O0 + 2 H+
3.2、阻垢、緩蝕、**滅藻技術(shù)原理
1）電化學(xué)水處理設(shè)備利用水電化學(xué)的基本原理為基礎(chǔ)，在反應(yīng)室內(nèi)利用水及水中的礦物質(zhì)的電化學(xué)特性，電極（陽極）和反應(yīng)室（陰極）內(nèi)壁附近分別制造出氧化反應(yīng)環(huán)境和還原反應(yīng)環(huán)境，從而實現(xiàn)預(yù)先沉積水垢并去除和在線產(chǎn)生**滅藻物質(zhì)。
2）在反應(yīng)室內(nèi)壁附近水被電解產(chǎn)生OH根， 使PH值升高到14，在高堿性環(huán)境下水中鈣離子以碳酸鈣水垢形式析出并附著在內(nèi)壁上，隨著反應(yīng)室內(nèi)壁沉積水垢增多，定期將沉積的水垢刮掉排出循環(huán)水系統(tǒng)，維持循環(huán)水中礦物質(zhì)平衡，實現(xiàn)水質(zhì)穩(wěn)定。
3）在設(shè)備陽極附近水中的氯離子被氧化，產(chǎn)生游離氯（≥0.1mg/L），以及臭氧、雙氧水等物質(zhì)，有效殺滅進入反應(yīng)室中的微生物和持續(xù)控制整個循環(huán)水系統(tǒng)中***和藻類的滋生。
4)利用水蒸發(fā)過程中的堿度自然上升的特點，通過適當(dāng)?shù)膒H值調(diào)節(jié)，維系循環(huán)水處于堿性環(huán)境而降低腐蝕；同時水中的鎂離子濃縮后將很好防止腐蝕的發(fā)生。
5)電化學(xué)水處理設(shè)備解決了循環(huán)水系統(tǒng)的結(jié)垢、腐蝕和微生物污染問題，而循環(huán)水系統(tǒng)不需要再添加化學(xué)阻垢劑、緩蝕劑和**滅藻*劑；電化學(xué)水處理是沒有任何污染的綠色**水處理技術(shù)，避免了循環(huán)水系統(tǒng)排污水中因添加化學(xué)*劑造成的二次污染，減少了污水處理的負擔(dān)。
4、設(shè)備運行控制技術(shù)
1）利用朗格里爾飽和** – LSI預(yù)測結(jié)垢
循環(huán)水采用用化學(xué)*劑處理的目標是讓所有的物質(zhì)都處于溶解平衡狀態(tài)，并且用朗格里爾飽和** - LSI 進行循環(huán)水結(jié)垢預(yù)測，同理，電化學(xué)采用水中礦物去除技術(shù)保持循環(huán)水中礦物質(zhì)的平衡狀態(tài)，故此同樣可采用朗格里爾飽和** - LSI 進行循環(huán)水結(jié)垢預(yù)測來管理和控制設(shè)備的運行狀態(tài)，達到控制循環(huán)水結(jié)垢的目的。
2）采用電阻測試技術(shù)控制水垢預(yù)沉積的排除
在EST電解水處理器中的水垢預(yù)沉積過程，發(fā)生在反應(yīng)室內(nèi)壁附近。 由于使用了電阻測試系統(tǒng)，預(yù)沉積的水垢只在反應(yīng)室內(nèi)壁附近沉積很薄的一層。通過這個系統(tǒng)，反應(yīng)室內(nèi)壁上會一直殘留一薄層水垢，這有利于提高水垢的沉積效率。同時，系統(tǒng)為了確保水垢不會太厚，設(shè)計了自動刮刀來定期將水垢刮掉排出反應(yīng)室。
3）在線電導(dǎo)和pH值檢測控制技術(shù)
設(shè)備配備在線pH傳感器和pH值調(diào)節(jié)裝置、在線電導(dǎo)率檢測系統(tǒng)，及水質(zhì)調(diào)節(jié)裝置等。
5、設(shè)備應(yīng)用要點
1)、電解水處理器利用水垢預(yù)沉積和氯離子及氧離子的氧化產(chǎn)物，用于工業(yè)循環(huán)冷卻水、中央空調(diào)循環(huán)水、工業(yè)制造冷卻水系統(tǒng)，從而解決結(jié)垢和微生物控制的問題。
2)、電化學(xué)水處理技術(shù)是根據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)工藝要求，通過對補充水和循環(huán)水水質(zhì)的分析計算來量身制定循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)穩(wěn)定的技術(shù)方案。
3)、電化學(xué)循環(huán)水處理系統(tǒng)對技術(shù)控制管理要求與化學(xué)水處理技術(shù)相同，并且必須符合循環(huán)水生產(chǎn)運行的特性要求，否則不能發(fā)揮設(shè)備的結(jié)垢、腐蝕、微生物控制性能而造成失敗。
4)、電化學(xué)設(shè)備的在線儀表及自動化控制系統(tǒng)要求可靠穩(wěn)定有效才能保證設(shè)備有效運行。
5)、電化學(xué)設(shè)備的維護管理是設(shè)備安全可靠運行的基礎(chǔ)保證。
6)、單臺電化學(xué)水處理設(shè)備處理能力較小，國外電化學(xué)水處理設(shè)備在國內(nèi)尚未見到在大規(guī)模循環(huán)水處理系統(tǒng)中應(yīng)用。國產(chǎn)設(shè)備在大規(guī)模循環(huán)水量處理系統(tǒng)中應(yīng)用案例也很少，其具體效果及穩(wěn)定可靠性有待考察。只有多年積累的實踐經(jīng)驗做基礎(chǔ)，才能制造出符合水處理性能要求的設(shè)備，故此設(shè)備選型制定水處理方案要慎重，相當(dāng)好采用化學(xué)處理技術(shù)做補充，設(shè)備投運后逐步減少*劑投加直至***撤出*劑不失為一個穩(wěn)妥方案。
6.結(jié)語
1）電化學(xué)循環(huán)水處理設(shè)備，自動化操作程度高，同時實現(xiàn)阻垢、防止生物污染、防腐，設(shè)備維護方便簡單，應(yīng)該是一個很有前景的循環(huán)水處理技術(shù)。
2）電化學(xué)水處設(shè)備是綠色**水處理技術(shù)，不會給冷卻水帶來二次污染，循環(huán)水系統(tǒng)的排污水經(jīng)過簡單沉淀后，可用于綠化澆灌等，減少污水排放量，降低污水處理的費用。
3）電化學(xué)水處理設(shè)備用于循環(huán)水處理系統(tǒng)需要技術(shù)人員定期分析運行數(shù)據(jù)并進行管控，在技術(shù)管理上沒有降低要求。
4）豐富的現(xiàn)場應(yīng)用實踐經(jīng)驗和科學(xué)的管理是電化學(xué)設(shè)備成功應(yīng)用的基本條件。
5）電化學(xué)應(yīng)用于循環(huán)水處理時間較短，尚未得到大型工業(yè)循環(huán)水處理系統(tǒng)的應(yīng)用，其售價和維護成本化學(xué)*劑法處理比較不占優(yōu)勢，其能否得到用戶選擇的認可，需要由實踐中的使用效果，設(shè)備投資及運行管理費用等因素決定。
QDS(定量電解系統(tǒng))
QDS技術(shù)通過定量電解，激發(fā)利用水本身特性，無需添加*劑，安全**，完美解決循環(huán)水腐蝕、結(jié)垢、微生物（***、***、藻類）滋生等問題。
設(shè)備不但能提高水的重復(fù)利用率，減少有害生物滋生，保護環(huán)境，而且能夠根據(jù)不同的客戶需求進行不同產(chǎn)品的組合，提高資源使用效率。
自主研發(fā)的QDS循環(huán)水處理設(shè)備主要特點有三個：
1）方便快捷耐用：人員15分鐘即可安裝完畢，使用壽命長達10年。
2）**技術(shù)：擁有多項國家**，國內(nèi)獨此一家。
3）附加值高：價格低廉，效果明顯。
現(xiàn)階段，我國工業(yè)用水處理有兩大關(guān)注點——循環(huán)冷卻水處理和工業(yè)污水處理，但相關(guān)技術(shù)和設(shè)備卻無法跟上發(fā)展的腳步。
傳統(tǒng)處理方法針對水處理中的問題加入各種*劑，不*成本高昂，還會造成嚴重的環(huán)境污染、水體富營養(yǎng)化問題。
設(shè)備原理是利用循環(huán)水電解，激發(fā)水本身特征：
陰極附近：形成PH高達14的強堿性環(huán)境，使碳酸鈣及其他重金屬沉淀。
陽極附近：形成強酸性環(huán)境，氯離子電解生成活性氯或酸，生成氫氧根自由基、氧自由基、臭氧和雙氧水，構(gòu)成了強力**滅藻系統(tǒng)。
通過微電腦對循環(huán)水進行實時監(jiān)測并動態(tài)調(diào)節(jié)控制，使得整個電解環(huán)境維持在酸堿平衡的狀態(tài)，為設(shè)備電解循環(huán)水達到除垢、**和滅藻的目的提供必要條件。
相比較于傳統(tǒng)電解方法，QDS主要***有：
1）無需排放，節(jié)水節(jié)電
2）無需添加*劑，占地*為一平方米
3）自動清洗，無需值守
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