电解水处理器应用在循环水系统的可行性

科技僧息0百家论剑0SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION2010年第17期电解水处理器应用在循环水系统的可行性张小波'欧阳奇2 刘艳东 3(1.东北大学设计研究院(有限公司〉辽宁沈阳110013;2.江西省工程咨询中心 江西南昌330046;3.大连长兴岛公用事业中心辽宁大连116300)[摘要]在循环水系统设计中采用 电解水处理器代替软水器和加药装置,主要考虑电解水处理器是采用电化学的基本原理,不需要添加化学药剂和不产生环境污染,通过直流电解在电极(阳极)和反应室内壁(阴极)附近分别发生氧化反应和还原反应,Ca?"和Mg"在阴极析出形.威围体排除,在阳极附近产生游离氟及臭氧、双氧水等杀菌剂,解决了循环水系统中的结垢和微生物问题,但该产品在国内项目上应用很少,针对这种情况,作者进行了试验和综合研究,证明电解水处理器应用在循环水系统的可行性。[关键词]电解水处理器;冷却循环水;硬度:微生物;阳极;阴极FEASIBOLITY OF EST APPLIED IN THE CIRCULATING WATER SYSTEM .ZHANG Xiao-bo' OYANG QPYan-- dong'(1.Northeastern University Enginering & Research Institute (Co., Ld.,Sheayang Liaoning, 10013;2Jiangxi Province Project ConsulationCenter,Nanchang Jiangxi, 330046;3.Dalian Changxingdao Public Uility Center,Dalian Liaoning, 116300)[AbstractJEST used in the circulating water system instead of sofener and chemnical dosing device is mainly due to its' basic principles ofelectrochemistry. Without adding chemical agent and without polluting environment, just with DC electrolysis, the oxidation reaction and reductionreaction will take place separately on the position nearby the electrode (anode) and intemal wall of reaction chamber (cathode). Ca2+ and Mg2+ willdeposit on cathode to form into solid to be removed. Free chlorine, ozone, and hydrogen peroxide will be generated nearby the anode. ht sessfullysolves problems of scale frrnation and miroorganism inside the eirculating water system. Since application of the system in Chinese projects is lese,and in this instance, the author bas carried out comprehensive study and teet in order to prove the feasiblity of EST applied in circulating watersystem.(Key words Jleltrolysis Seale Tretment Cooling Circulating Water;HadessMicroorganism; Anode ;CathodeEST是艾格锡工程服务有限公司研制的环境友好型水处理产品。Cr- e→CP在美国.以色列及欧洲国家占有一定市场,广泛应用于工厂、宾馆、写2C1:→Cl2+ 2e"字楼、商场、医院、军营等.日前中国使用的很少,仅在HVAC领域有小02+2HO - 2e→O,+ H0范围的使用。它主要采用电化学处理方法.利用电极反应及其相关过0H* - e→0H程.通过直接和间接的氧化还原凝聚絮凝、吸附降解和协同转化等综2H20 - 2e°→HO2 + 2H°合作用,对水中的硬度、悬浮物,胶体,细菌,幕类等污染物有效的去2H0 - 2e- +0*+ 2H+除,无需投加化学药剂、无二次污染、较少排污、节约用水,在工业循环1.2 工作过程水处理方面应该具有很大发展潜力。EST电解水处理器周期性自动刮垢和排污，清洗周期和清洗时间取决于循环水水质情况,维持系统中水的化学物质和微生物平衡。矿1原理与特点物质平衡邇过分析监侧冷却水的化学性质来决定，从而在PLC上设1.1 电解置每犬需要清洗的次数。在设计循环水系统中,EST放置在清洗的第-步,进、出n控制阀关闭,EST底部的排污阀门打开。循环水供水旁路管道上，按循环水址的刮刀依靠活塞的推动在反应室内自上而下运动,刮掉内獎软的便先沉3%确定处理规模”。它是由带TNIO电淀出来的水垢,并和冲洗水-起从底部排出。排污的时候.进水阀门打极的反应窄.气缸、刮刀、排污阀门和电开,以便冲洗排放区城。大约90- 120秒后,排污阀门关闭,刮刀回到反源控制器几部分组成，EST 装置构造见应室的顶部,出水阀门打开,EST重新工作.完成一次清洗周期。整个阁1。通过真流电流的作用,在反应室内操作采用自控控制,减少人工劳动强度,人性化程度高。壁(阴锻)附近形成一个贼性环境(pH >3与传统化学处理法比较9.5),这种强臧性环境下水垢史容易结晶循环水处理主要概括为结垢控制.腐蚀控制和微生物控制[2]等方析出，并且不允许包括军团南等微生物面。的存活。在阳极附近,高达30%的氯离子13.1 结垢控制循环水中能产生的盐垢有很多种.其中以碳酸钙最为常见.危害转变成游离氯或次氯酸，游离氯的含最是可以控制在0.2到2pp之间,这样的大。常采用磷系配方阻垢剂,聚磷酸盐对胶体颗粒具有分散稳定作含量在保证足够的消毒效果的同时,不圈1 EST装置用,对钙镁等离了络合分散越浮水中,改变碳酸钙晶体结构,防止沉淀会给水系统带来任何腐蚀的危险，在阳产生.起到阳垢性能。极附近同时还生成氧自由基.奥氧和双氧水,这些物质进-步强化了EST通过直流电解,使水中离子发生化学反应,主要以碳酸钙形在反应室内的消毒效果。根据水蒸发表缩过程中带来的水中碳酸钙饱式析出排除 系统外.从根本上去除水中硬度,防止结垢。和指数(LSI)的变化,将碳酸钙控制在过饱和状态在管道和设备内壁1.3.2 腐蚀控制形成很薄的-层保护层,从而保护臂道和设备不和冷却水中的溶解氧通常投加级蚀剂挖制循环水系统的腐蚀,缓蚀剂可以使金属表面接触.防止腐蚀现象的发生。整个电解过程都是利用本源物质,不产生生成 -层保护膜，降低该金属的腐蚀速率。污染,属于环境友好型的处理方法.基本反应如下。EST将碳酸钙控制在过饱和状态,形成很薄的一层保护层附着管在反应室内壁(阴极)的主要化学反应:道和设备内壁上,从而保护其不和水中的落解氧接触。防止腐蚀现象2H20+ 2e'→H + 20H*的发生CO2+ OH*→HCO;1..3中国煤化工HCO; +0H°→C03←+ H0F断循环而增加,使循环Ca2*钙离子形成垢:Ca(OH)2.CeCO3水水质恶YHC N M H G&,抑制或杀灭微生物。在阳极的主要化学反应:EST通过电解循环水,生成游离氯、氧自由基.臭氧和双氯水等强4HO~→+O>+ 2H0 +4e氧化物质.并能控制这些物质浓度.达到预期的消毒效果。415.2010年第17期SCIENCE & TECHENOLOGY INFORMATION0百家论釧0科技僧惠.4 经济投资比较总贼度平均去除率11 %。总硬度平均去除率12.1% ,钙硬度平均去除拟定循环水最为1400m'h的循环水系统，处理设备按5年折旧率 8.9%,氣离子甲均增加率15.7%。考虑,两种处理方法投资费用见表1。表2试验敷据表1投资费用单位(万元)总碱度总硬度钙硬度氯离子| 流量水样一(CaCO) mgL t (CaCO) g/L t (CaCO) mg/L L (C1 /项目EST化学处理描述设备费用8化学处理方法是按软水器和自动加药装置联合工|o/hu业出水台进水出水进水出水限进水出水”作多虑。包括初收投成树后和药料。开东国| a 375325|13.3 400375 6.382.28.2 2.4 90 10011银据日常运行水处理剂添加方法问，药剂费用-13.2垢剂，缓蚀剂、杀生剂。1| b 400375 6.3 325|300 7.7 84.276.2 9.5 95 110 15.安装费用0.28 1.2 考虑设备占地面积,按建筑预算定额计算问。e 400[375 6.3 32527515.4 84.21822 2.495 |102 | 7.400350 12.5 325|300 7.7 84.2176.2| 9.5 95 100 53排行费用|1.5) 484 化学处理方法是按体缩借数3考虑计算PST是2 [ b 400350125 325295 93 84.2802 4.7 I 951005.按浓缩倍數6考虑计算的.这主要是根据各自运行|新水费用1.05 3.2最佳效果面定。。375 [300 18.7|300 25016.7 76.2174.2 2.6 85 105 23.5375|3506.7 30026511.7 76.274268511029.4动力费用0.13 0.72 主要考虑耗电的费用。[ b 375350 6.7 | 300|275 8.3 76.2174.2 2.685 105 |23合计11.03 26.63 EST一次投资大，但年运行成本低经济效益显著。375|325 13.3 300295 1.7 76.274.2 2.6 85102 201.5 EST特点表3试验数据15.1.绿色与循环水传统处理工艺相比。只消耗电流,充分利用本源物质,通氟离子过典型的电化学反应到达处理效果,不需要添加任何化学药剂。流量循环 (CaCO mgL (CaCO2) m/L」_ (CaCO2) mg/ (C1) mg/L1.5.2 节省能源m/h|改数进出去除进出去除进出去除进出增加与循环水传统处理工艺相比,少排污50%左右,排污废水经过简水水率水水事水水率水水_单沉淀.过滤后可回用,达到生产零排放。同时.在较高依缩倍数下,亦1 300|250 16.7 35030014.3 84.2 80.2 4.8 105125 19.1可正常运行,很大程度减少系统补水量,节省新水消耗。.2 .300/250 16.7 350)27521.484.2 78.2 I 7.1 105130 23.81.5.3运行成本低4 1300|250 16.7 5027521.4 84.276.2 | 9.5 10513.51 28.6EST最大设备耗电0.3kWh,比加药泵功率低的多,节省电耗,全自动控制,无萧人工操作。6 302511.1 350|300 14.3 84.2 78.27.1 |105140 3331.5.4设备维护简单1 30[275 8.3 S50[525 4.6 130.3|128.3 1.5 265 280| 5.7设备结构紧凑,占地小,便于管理.电极采用TiNiO合金电极,使21300|275] 8.3 S501500 9.1 1303126.3 3.1 2651295 11.3用寿命长,一般在保质期内不需要设备维护。300250 16.7 S50|500 9.1 |130.3|128.3 1.5 265302 142试验6 |300[250| 16.7 550|500 9.1 | 130.3)128.3 1.5 |265315 18.9， 300|290 3.3 425|400| 5.9 128.7/107.4 16.5 162|170 4.92.1 试验目的由于EST产晶在国内工业领域内的应用还是空白,没有实际运行23001290 3.3 425 [375 1.8 128.7106.2| 17.5162|180 10经验,故本次试验点设在电厂RO废水排水末端,主要」解EST对水4 300280 6.7 4251375 1.8 128.7104.2 19 162|185 14.2中硬度、碱度的去除率。6300|280| 6.7425)375 11.8 128.7106.2 17.5 |162170] 4.92.2 试验方案将待处理的废水储存在水箱中,用泵将水送至EST电解水处理器2.3.3试验小结处理,(1)采用单程处理方式,处理后直排,变化EST处理的水量,检测.由于试验条件、化验手段等因素的影响,美得数据有些波动,但是进,出水的水质指标,检测FST对试验水质单程处理效果;(2)采用循总体效果还是比较令人满意。通过两种试验数据的对比.采用循环处环处理方式,处理后回至水箱。根据单程处理效果,选择最优疏量,增理方式时,EST处理效果吏明显，所以实际工程设计中采用旁流循环加循环次数的试验,检测EST循环处理效果,具体处理流程见图2。处理方式。3结论取样口补水通过对EST工作原理特点、与传统处理方法的对比投资运行费用等方面的综合分析.以及在试验中得到的数据.都说明了电解水处理技术应用在循环水系统上是完全可行的，市场的前景是广阔的,适|E流量水箱应行业发展,符合节能、环保的主题。积09“T{参考文献][1]王海山等.给水捧水常用数据手册第二版北京:中国建筑工业出版社,2001.[2]林选才,等给水排水设计手册:第4册一工业给水处理. 北京:中国建筑工團2处理流程 .业出版社，2002.[3]薛树森.等工业循环冷却水处理设计规范,CB 50050- 2007.北京:中属计划出2.3试验结果版杜,2008.23.1_ 单程处理方式[4]电力工程建设概算定额一建筑工程.北京 :中国电力出版社,2001.确定3个设计流量 进行试验,分别在进、出取样口采集3组平行样,水样化验数据见表2,统计得出单程处理方式中EST对总贼度平业给拆水作者管介:在小淮(19769 -).男.大学本科.工程师,主要从事有色金属行均去除率10.7%.总硬度平均去除率9.4%，钙硬度平均去除事4.3%，业给拆水中国煤化工认事蛤特水工程工作。氯离子平均增加率15.7%。购地MYHC N M H G给排水工程技术工作。2.3.2循环处理方式 .确定3个设计流最进行试验,按不同循环次数.分别在进、出取禅[责任编辑:曹明明]口采集水样进行化验,数据见表3,统计得出循环处理方式中EST对. 416