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循環水電化學處理設備技術淺析

本文簡略介紹了國內循環水處理呈現的新技術 --電化學循環水處理技術, 介紹了國內 運用較多的 EST 電化學水處理設備的技術原理,結構及運用建議。
要害詞 :循環水,電化學,結垢,腐蝕,滅菌,電極,
1、導語
現在, 電化學循環水處理技術在民用循環水系統中運用非常廣泛, 如中央空調系統中的冷媒 水系統。國內研制的電化學設備也在武鋼制氧循環水處理中開端了實踐運用。其具有除垢、 防垢、滅菌滅藻、緩蝕的功用。
電化學循環水處理技術還沒有在工業循環水處理中得到廣泛運用, 必定有其存在的技術和管 理問題。
電化學循環水處理設備無論是國內仍是國外產品, 其原理是相同的, 筆者以國內民用及工業 循環水處理運用較多的以色列艾格錫 EST 電化學循環水處理設備為例, 介紹其作業原理, 設 備結構及運用建議,供循環水處理作業者研討運用電化學水處理技術參看。
2、 EST 電化學設備結構及作業進程
1) 、設備結構
EST 電化學循環水處理設備結構見圖 2-1。
圖 2-1 EST 電化學循環水處理設備結構示意圖
① 反應室
② 電極
③ 刮刀驅動馬達
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
圖 2-2 電化學循環水處理設備內部示意圖
2)設備作業進程
電化學循環水處理設備(EST )自身是一個碳鋼制作的圓柱狀的容器,直徑大約為 24英寸,深為 36英寸,是帶 TiNiO 電極的反應室,電動馬達 /氣缸,刮刀、自控閥門和專用的 控制電源系統組成。
水處理器中的水垢預堆積進程,發生在反應室內壁附近,電動馬達 /氣缸推動刮刀將反 應室內的預先堆積下來的水垢和其它堆積物污染物從反應室內壁上刮下并排掉, 然后完全降 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(根據水質調整) ,其工 作進程見圖 2-2, , 反應室內部效果參見圖 2-3,圖 2-4.
圖 2-3循環水處理 48小時反應室效果圖 圖 2-4刮垢后反應室的內壁效果
3、電化學設備水處理原理
經過電化學水處理技術, 運用水及水中礦產質的電化學特性, 經過電解來調度水中礦產質的 平衡, 而完結阻垢、 防腐和防治微生物的意圖, 處理效果不隨被處理水的條件或組成而發生 改動,是一種綠色環保的循環冷卻水處理技術。
3.1、電解進程中典型的化學反應
1) 、陰極電化學反應
反應室中堅持必定的作業電流。結果是,在陰極(反應室內壁)附近構成高濃度的氫氧根, 這種升高的 pH 環境(pH 高達 13) ,讓易結垢的礦產質預先結垢,并從水中分出。實際上, 陰極附近部分的高氫氧根濃度構成的化學環境,和用石灰處理構成的冷石灰軟化環境類似。 2H2O(l) + 2e- H2(氣 ) + 2OH-(aq)
CO2(aq)+ OH-(aq) HCO3-(aq)
HCO3 -(aq) + OH- (aq) CO32-(aq) +H20(液 )
Ca2 +(aq) 鈣離子可能構成 氫氧化鈣 : Ca(OH)2(垢 ) 碳酸鈣 : CaCO3(垢 )
2) 、陽極電化學反應
電流也將一部分的氯離子轉化成氯氣, 在冷卻水中構成持續滅菌效果的次氯酸。 一同發生臭 氧、氧自由基、 氫氧根自由基和雙氧水。 這一系列產品供應了殺生效應,結合安培電流及局 部高的和低的(陽極) pH 區域,堅持了 EST 內部一個實際的消毒環境。
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、滅菌滅藻技術原理
1)電化學水處理設備運用水電化學的基本原理為基礎,在反應室內運用水及水中的礦產質 的電化學特性,電極(陽極)和反應室(陰極)內壁附近分別制作出氧化反應環境和恢復反 應環境,然后完結預先堆積水垢并去除和在線發生滅菌滅藻物質。
2)在反應室內壁附近水被電解發生 OH 根, 使 PH 值升高到 14,在高堿性環境下水中鈣離 子以碳酸鈣水垢方法分出并附著在內壁上, 跟著反應室內壁堆積水垢增多, 守時將堆積的水 垢刮掉排出循環水系統,堅持循環水中礦產質平衡,完結水質安穩。
3)在設備陽極附近水中的氯離子被氧化,發生游離氯(≥ 0.1mg/L) ,以及臭氧、雙氧水等 物質,有用殺滅進入反應室中的微生物和持續控制整個循環水系統中細菌和藻類的繁衍。 4) 運用水蒸發進程中的堿度天然上升的特征,經過恰當的 pH 值調度,維系循環水處于堿性 環境而下降腐蝕;一同水中的鎂離子濃縮后將很好防止腐蝕的發生。
5) 電化學水處理設備處理了循環水系統的結垢、 腐蝕和微生物污染問題, 而循環水系統不需 要再添加化學阻垢劑、 緩蝕劑和滅菌滅藻藥劑; 電化學水處理是沒有任何污染的綠色環保水 處理技術, 防止了循環水系統排污水中因添加化學藥劑構成的二次污染, 減少了污水處理的 背負。
4、設備工作控制技術
1)運用朗格里爾豐滿指數 – LSI猜想結垢
反應室中堅持必定的作業電流。結果是,在陰極(反應室內壁)附近構成高濃度的氫氧根, 這種升高的 pH 環境(pH 高達 13) ,讓易結垢的礦產質預先結垢,并從水中分出。實際上, 陰極附近部分的高氫氧根濃度構成的化學環境,和用石灰處理構成的冷石灰軟化環境類似。 2H2O(l) + 2e- H2(氣 ) + 2OH-(aq)
CO2(aq)+ OH-(aq) HCO3-(aq)
HCO3 -(aq) + OH- (aq) CO32-(aq) +H20(液 )
Ca2 +(aq) 鈣離子可能構成 氫氧化鈣 : Ca(OH)2(垢 ) 碳酸鈣 : CaCO3(垢 )
2) 、陽極電化學反應
電流也將一部分的氯離子轉化成氯氣, 在冷卻水中構成持續滅菌效果的次氯酸。 一同發生臭 氧、氧自由基、 氫氧根自由基和雙氧水。 這一系列產品供應了殺生效應,結合安培電流及局 部高的和低的(陽極) pH 區域,堅持了 EST 內部一個實際的消毒環境。
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、滅菌滅藻技術原理
1)電化學水處理設備運用水電化學的基本原理為基礎,在反應室內運用水及水中的礦產質 的電化學特性,電極(陽極)和反應室(陰極)內壁附近分別制作出氧化反應環境和恢復反 應環境,然后完結預先堆積水垢并去除和在線發生滅菌滅藻物質。
2)在反應室內壁附近水被電解發生 OH 根, 使 PH 值升高到 14,在高堿性環境下水中鈣離 子以碳酸鈣水垢方法分出并附著在內壁上, 跟著反應室內壁堆積水垢增多, 守時將堆積的水 垢刮掉排出循環水系統,堅持循環水中礦產質平衡,完結水質安穩。
3)在設備陽極附近水中的氯離子被氧化,發生游離氯(≥ 0.1mg/L) ,以及臭氧、雙氧水等 物質,有用殺滅進入反應室中的微生物和持續控制整個循環水系統中細菌和藻類的繁衍。 4) 運用水蒸發進程中的堿度天然上升的特征,經過恰當的 pH 值調度,維系循環水處于堿性 環境而下降腐蝕;一同水中的鎂離子濃縮后將很好防止腐蝕的發生。
5) 電化學水處理設備處理了循環水系統的結垢、 腐蝕和微生物污染問題, 而循環水系統不需 要再添加化學阻垢劑、 緩蝕劑和滅菌滅藻藥劑; 電化學水處理是沒有任何污染的綠色環保水 處理技術, 防止了循環水系統排污水中因添加化學藥劑構成的二次污染, 減少了污水處理的 背負。
4、設備工作控制技術
1)運用朗格里爾豐滿指數 – LSI猜想結垢
反應室中堅持必定的作業電流。結果是,在陰極(反應室內壁)附近構成高濃度的氫氧根, 這種升高的 pH 環境(pH 高達 13) ,讓易結垢的礦產質預先結垢,并從水中分出。實際上, 陰極附近部分的高氫氧根濃度構成的化學環境,和用石灰處理構成的冷石灰軟化環境類似。 2H2O(l) + 2e- H2(氣 ) + 2OH-(aq)
CO2(aq)+ OH-(aq) HCO3-(aq)
HCO3 -(aq) + OH- (aq) CO32-(aq) +H20(液 )
Ca2 +(aq) 鈣離子可能構成 氫氧化鈣 : Ca(OH)2(垢 ) 碳酸鈣 : CaCO3(垢 )
2) 、陽極電化學反應
電流也將一部分的氯離子轉化成氯氣, 在冷卻水中構成持續滅菌效果的次氯酸。 一同發生臭 氧、氧自由基、 氫氧根自由基和雙氧水。 這一系列產品供應了殺生效應,結合安培電流及局 部高的和低的(陽極) pH 區域,堅持了 EST 內部一個實際的消毒環境。
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、滅菌滅藻技術原理
1)電化學水處理設備運用水電化學的基本原理為基礎,在反應室內運用水及水中的礦產質 的電化學特性,電極(陽極)和反應室(陰極)內壁附近分別制作出氧化反應環境和恢復反 應環境,然后完結預先堆積水垢并去除和在線發生滅菌滅藻物質。
2)在反應室內壁附近水被電解發生 OH 根, 使 PH 值升高到 14,在高堿性環境下水中鈣離 子以碳酸鈣水垢方法分出并附著在內壁上, 跟著反應室內壁堆積水垢增多, 守時將堆積的水 垢刮掉排出循環水系統,堅持循環水中礦產質平衡,完結水質安穩。
3)在設備陽極附近水中的氯離子被氧化,發生游離氯(≥ 0.1mg/L) ,以及臭氧、雙氧水等 物質,有用殺滅進入反應室中的微生物和持續控制整個循環水系統中細菌和藻類的繁衍。 4) 運用水蒸發進程中的堿度天然上升的特征,經過恰當的 pH 值調度,維系循環水處于堿性 環境而下降腐蝕;一同水中的鎂離子濃縮后將很好防止腐蝕的發生。
5) 電化學水處理設備處理了循環水系統的結垢、 腐蝕和微生物污染問題, 而循環水系統不需 要再添加化學阻垢劑、 緩蝕劑和滅菌滅藻藥劑; 電化學水處理是沒有任何污染的綠色環保水 處理技術, 防止了循環水系統排污水中因添加化學藥劑構成的二次污染, 減少了污水處理的 背負。
4、設備工作控制技術
1)運用朗格里爾豐滿指數 – LSI猜想結垢循環水選用用化學藥劑處理的政策是讓一切的物質都處于溶解平衡情況, 并且用朗格里爾飽 和指數 - LSI 進行循環水結垢猜想,同理,電化學選用水中礦產去除技術堅持循環水中礦 物質的平衡情況,故此相同可選用朗格里爾豐滿指數 - LSI 進行循環水結垢猜想來處理和 控制設備的工作情況,抵達控制循環水結垢的意圖。
2)選用電阻測驗技術控制水垢預堆積的打掃
在 EST 電解水處理器中的水垢預堆積進程,發生在反應室內壁附近。 因為運用了電阻測驗 系統, 預堆積的水垢只在反應室內壁附近堆積很薄的一層。 經過這個系統, 反應室內壁上會 一向殘留一薄層水垢,這有利于提高水垢的堆積功率。一同,系統為了保證水垢不會太厚, 規劃了自動刮刀來守時將水垢刮掉排出反應室。
3)在線電導和 pH 值檢測控制技術
設備配備在線 pH 傳感器和 pH 值調度設備、在線電導率檢測系統,及水質調度設備等。 5、設備運用要害
1) 、 電解水處理器運用水垢預堆積和氯離子及氧離子的氧化產品, 用于工業循環冷卻水、 中 央空調循環水、工業制作冷卻水系統,然后處理結垢和微生物控制的問題。
2) 、 電化學水處理技術是根據循環水系統工藝要求, 經過對補償水和循環水水質的分析核算 來量身擬定循環水系統水質安穩的技術方案。
3) 、 電化學循環水處理系統對技術控制處理要求與化學水處理技術相同, 并且有必要符合循環 水出產工作的特性要求,不然不能發揮設備的結垢、腐蝕、微生物控制功用而構成失利。
4) 、電化學設備的在線表面及自動化控制系統要求牢靠安穩有用才華保證設備有用工作。
5) 、電化學設備的保護處理是設備安全牢靠工作的基礎保證。
6) 、 單臺電化學水處理設備處理才華較小, 國外電化學水處理設備在國內沒有見到在大規模 循環水處理系統中運用。 國產設備在大規模循環水量處理系統中運用案例也很少, 其詳細效 果及安穩牢靠性有待查詢。 只有多年堆集的實踐經驗做基礎, 才華制作出符合水處理功用要 求的設備, 故此設備選型擬定水處理方案要穩重, 最好選用化學處理技術做補償, 設備投運 后逐步減少藥劑投加直至終究撤出藥劑不失為一個穩妥方案。
6. 
1)電化學循環水處理設備,自動化操作程度高,一同完結阻垢、防止生物污染、防腐,設 備保護便利簡略,應該是一個很有前景的循環水處理技術。
2)電化學水處設備是綠色環保水處理技術,不會給冷卻水帶來二次污染,循環水系統的排 污水經過簡略沉積后,可用于美化灌溉等,減少污水排放量,下降污水處理的費用。 3)電化學水處理設備用于循環水處理系統需求技術人員守時分析工作數據并進行管控,在 技術處理上沒有下降要求。
4)豐盛的現場運用實踐經驗和科學的處理是電化學設備成功運用的基本條件。
5)電化學運用于循環水處理時間較短,沒有得到大型工業循環水處理系統的運用,其價格 和保護成本化學藥劑法處理比較不占優勢, 其能否得到用戶選擇的認可, 需求由實踐中的使 用效果,設備出資及工作處理費用等要素決議。