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循環(huán)水電化學處理設備技術(shù)淺析

本文簡略介紹了國內(nèi)循環(huán)水處理呈現(xiàn)的新技術(shù) --電化學循環(huán)水處理技術(shù), 介紹了國內(nèi) 運用較多的 EST 電化學水處理設備的技術(shù)原理,結(jié)構(gòu)及運用建議。
要害詞 :循環(huán)水,電化學,結(jié)垢,腐蝕,滅菌,電極,
1、導語
現(xiàn)在, 電化學循環(huán)水處理技術(shù)在民用循環(huán)水系統(tǒng)中運用非常廣泛, 如中央空調(diào)系統(tǒng)中的冷媒 水系統(tǒng)。國內(nèi)研制的電化學設備也在武鋼制氧循環(huán)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(huán)水處理技術(shù)還沒有在工業(yè)循環(huán)水處理中得到廣泛運用, 必定有其存在的技術(shù)和管 理問題。
電化學循環(huán)水處理設備無論是國內(nèi)仍是國外產(chǎn)品, 其原理是相同的, 筆者以國內(nèi)民用及工業(yè) 循環(huán)水處理運用較多的以色列艾格錫 EST 電化學循環(huán)水處理設備為例, 介紹其作業(yè)原理, 設 備結(jié)構(gòu)及運用建議,供循環(huán)水處理作業(yè)者研討運用電化學水處理技術(shù)參看。
2、 EST 電化學設備結(jié)構(gòu)及作業(yè)進程
1) 、設備結(jié)構(gòu)
EST 電化學循環(huán)水處理設備結(jié)構(gòu)見圖 2-1。
圖 2-1 EST 電化學循環(huán)水處理設備結(jié)構(gòu)示意圖
① 反應室
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
圖 2-2 電化學循環(huán)水處理設備內(nèi)部示意圖
2)設備作業(yè)進程
電化學循環(huán)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(tǒng)組成。
水處理器中的水垢預堆積進程,發(fā)生在反應室內(nèi)壁附近,電動馬達 /氣缸推動刮刀將反 應室內(nèi)的預先堆積下來的水垢和其它堆積物污染物從反應室內(nèi)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(jù)水質(zhì)調(diào)整) ,其工 作進程見圖 2-2, , 反應室內(nèi)部效果參見圖 2-3,圖 2-4.
圖 2-3循環(huán)水處理 48小時反應室效果圖 圖 2-4刮垢后反應室的內(nèi)壁效果
3、電化學設備水處理原理
經(jīng)過電化學水處理技術(shù), 運用水及水中礦產(chǎn)質(zhì)的電化學特性, 經(jīng)過電解來調(diào)度水中礦產(chǎn)質(zhì)的 平衡, 而完結(jié)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(fā)生 改動,是一種綠色環(huán)保的循環(huán)冷卻水處理技術(shù)。
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(yè)電流。結(jié)果是,在陰極(反應室內(nèi)壁)附近構(gòu)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)垢的礦產(chǎn)質(zhì)預先結(jié)垢,并從水中分出。實際上, 陰極附近部分的高氫氧根濃度構(gòu)成的化學環(huán)境,和用石灰處理構(gòu)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) 鈣離子可能構(gòu)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(zhuǎn)化成氯氣, 在冷卻水中構(gòu)成持續(xù)滅菌效果的次氯酸。 一同發(fā)生臭 氧、氧自由基、 氫氧根自由基和雙氧水。 這一系列產(chǎn)品供應了殺生效應,結(jié)合安培電流及局 部高的和低的(陽極) pH 區(qū)域,堅持了 EST 內(nèi)部一個實際的消毒環(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、滅菌滅藻技術(shù)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(nèi)運用水及水中的礦產(chǎn)質(zhì) 的電化學特性,電極(陽極)和反應室(陰極)內(nèi)壁附近分別制作出氧化反應環(huán)境和恢復反 應環(huán)境,然后完結(jié)預先堆積水垢并去除和在線發(fā)生滅菌滅藻物質(zhì)。
2)在反應室內(nèi)壁附近水被電解發(fā)生 OH 根, 使 PH 值升高到 14,在高堿性環(huán)境下水中鈣離 子以碳酸鈣水垢方法分出并附著在內(nèi)壁上, 跟著反應室內(nèi)壁堆積水垢增多, 守時將堆積的水 垢刮掉排出循環(huán)水系統(tǒng),堅持循環(huán)水中礦產(chǎn)質(zhì)平衡,完結(jié)水質(zhì)安穩(wěn)。
3)在設備陽極附近水中的氯離子被氧化,發(fā)生游離氯(≥ 0.1mg/L) ,以及臭氧、雙氧水等 物質(zhì),有用殺滅進入反應室中的微生物和持續(xù)控制整個循環(huán)水系統(tǒng)中細菌和藻類的繁衍。 4) 運用水蒸發(fā)進程中的堿度天然上升的特征,經(jīng)過恰當?shù)?pH 值調(diào)度,維系循環(huán)水處于堿性 環(huán)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(fā)生。
5) 電化學水處理設備處理了循環(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(huán)保水 處理技術(shù), 防止了循環(huán)水系統(tǒng)排污水中因添加化學藥劑構(gòu)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(shù)
1)運用朗格里爾豐滿指數(shù) – LSI猜想結(jié)垢
反應室中堅持必定的作業(yè)電流。結(jié)果是,在陰極(反應室內(nèi)壁)附近構(gòu)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)垢的礦產(chǎn)質(zhì)預先結(jié)垢,并從水中分出。實際上, 陰極附近部分的高氫氧根濃度構(gòu)成的化學環(huán)境,和用石灰處理構(gòu)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) 鈣離子可能構(gòu)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(zhuǎn)化成氯氣, 在冷卻水中構(gòu)成持續(xù)滅菌效果的次氯酸。 一同發(fā)生臭 氧、氧自由基、 氫氧根自由基和雙氧水。 這一系列產(chǎn)品供應了殺生效應,結(jié)合安培電流及局 部高的和低的(陽極) pH 區(qū)域,堅持了 EST 內(nèi)部一個實際的消毒環(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、滅菌滅藻技術(shù)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(nèi)運用水及水中的礦產(chǎn)質(zhì) 的電化學特性,電極(陽極)和反應室(陰極)內(nèi)壁附近分別制作出氧化反應環(huán)境和恢復反 應環(huán)境,然后完結(jié)預先堆積水垢并去除和在線發(fā)生滅菌滅藻物質(zhì)。
2)在反應室內(nèi)壁附近水被電解發(fā)生 OH 根, 使 PH 值升高到 14,在高堿性環(huán)境下水中鈣離 子以碳酸鈣水垢方法分出并附著在內(nèi)壁上, 跟著反應室內(nèi)壁堆積水垢增多, 守時將堆積的水 垢刮掉排出循環(huán)水系統(tǒng),堅持循環(huán)水中礦產(chǎn)質(zhì)平衡,完結(jié)水質(zhì)安穩(wěn)。
3)在設備陽極附近水中的氯離子被氧化,發(fā)生游離氯(≥ 0.1mg/L) ,以及臭氧、雙氧水等 物質(zhì),有用殺滅進入反應室中的微生物和持續(xù)控制整個循環(huán)水系統(tǒng)中細菌和藻類的繁衍。 4) 運用水蒸發(fā)進程中的堿度天然上升的特征,經(jīng)過恰當?shù)?pH 值調(diào)度,維系循環(huán)水處于堿性 環(huán)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(fā)生。
5) 電化學水處理設備處理了循環(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(huán)保水 處理技術(shù), 防止了循環(huán)水系統(tǒng)排污水中因添加化學藥劑構(gòu)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(shù)
1)運用朗格里爾豐滿指數(shù) – LSI猜想結(jié)垢
反應室中堅持必定的作業(yè)電流。結(jié)果是,在陰極(反應室內(nèi)壁)附近構(gòu)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)垢的礦產(chǎn)質(zhì)預先結(jié)垢,并從水中分出。實際上, 陰極附近部分的高氫氧根濃度構(gòu)成的化學環(huán)境,和用石灰處理構(gòu)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) 鈣離子可能構(gòu)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(zhuǎn)化成氯氣, 在冷卻水中構(gòu)成持續(xù)滅菌效果的次氯酸。 一同發(fā)生臭 氧、氧自由基、 氫氧根自由基和雙氧水。 這一系列產(chǎn)品供應了殺生效應,結(jié)合安培電流及局 部高的和低的(陽極) pH 區(qū)域,堅持了 EST 內(nèi)部一個實際的消毒環(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、滅菌滅藻技術(shù)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(nèi)運用水及水中的礦產(chǎn)質(zhì) 的電化學特性,電極(陽極)和反應室(陰極)內(nèi)壁附近分別制作出氧化反應環(huán)境和恢復反 應環(huán)境,然后完結(jié)預先堆積水垢并去除和在線發(fā)生滅菌滅藻物質(zhì)。
2)在反應室內(nèi)壁附近水被電解發(fā)生 OH 根, 使 PH 值升高到 14,在高堿性環(huán)境下水中鈣離 子以碳酸鈣水垢方法分出并附著在內(nèi)壁上, 跟著反應室內(nèi)壁堆積水垢增多, 守時將堆積的水 垢刮掉排出循環(huán)水系統(tǒng),堅持循環(huán)水中礦產(chǎn)質(zhì)平衡,完結(jié)水質(zhì)安穩(wěn)。
3)在設備陽極附近水中的氯離子被氧化,發(fā)生游離氯(≥ 0.1mg/L) ,以及臭氧、雙氧水等 物質(zhì),有用殺滅進入反應室中的微生物和持續(xù)控制整個循環(huán)水系統(tǒng)中細菌和藻類的繁衍。 4) 運用水蒸發(fā)進程中的堿度天然上升的特征,經(jīng)過恰當?shù)?pH 值調(diào)度,維系循環(huán)水處于堿性 環(huán)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(fā)生。
5) 電化學水處理設備處理了循環(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(huán)保水 處理技術(shù), 防止了循環(huán)水系統(tǒng)排污水中因添加化學藥劑構(gòu)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(shù)
1)運用朗格里爾豐滿指數(shù) – LSI猜想結(jié)垢循環(huán)水選用用化學藥劑處理的政策是讓一切的物質(zhì)都處于溶解平衡情況, 并且用朗格里爾飽 和指數(shù) - LSI 進行循環(huán)水結(jié)垢猜想,同理,電化學選用水中礦產(chǎn)去除技術(shù)堅持循環(huán)水中礦 物質(zhì)的平衡情況,故此相同可選用朗格里爾豐滿指數(shù) - LSI 進行循環(huán)水結(jié)垢猜想來處理和 控制設備的工作情況,抵達控制循環(huán)水結(jié)垢的意圖。
2)選用電阻測驗技術(shù)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(fā)生在反應室內(nèi)壁附近。 因為運用了電阻測驗 系統(tǒng), 預堆積的水垢只在反應室內(nèi)壁附近堆積很薄的一層。 經(jīng)過這個系統(tǒng), 反應室內(nèi)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(tǒng)為了保證水垢不會太厚, 規(guī)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(shù)
設備配備在線 pH 傳感器和 pH 值調(diào)度設備、在線電導率檢測系統(tǒng),及水質(zhì)調(diào)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(chǎn)品, 用于工業(yè)循環(huán)冷卻水、 中 央空調(diào)循環(huán)水、工業(yè)制作冷卻水系統(tǒng),然后處理結(jié)垢和微生物控制的問題。
2) 、 電化學水處理技術(shù)是根據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)工藝要求, 經(jīng)過對補償水和循環(huán)水水質(zhì)的分析核算 來量身擬定循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)安穩(wěn)的技術(shù)方案。
3) 、 電化學循環(huán)水處理系統(tǒng)對技術(shù)控制處理要求與化學水處理技術(shù)相同, 并且有必要符合循環(huán) 水出產(chǎn)工作的特性要求,不然不能發(fā)揮設備的結(jié)垢、腐蝕、微生物控制功用而構(gòu)成失利。
4) 、電化學設備的在線表面及自動化控制系統(tǒng)要求牢靠安穩(wěn)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(nèi)沒有見到在大規(guī)模 循環(huán)水處理系統(tǒng)中運用。 國產(chǎn)設備在大規(guī)模循環(huán)水量處理系統(tǒng)中運用案例也很少, 其詳細效 果及安穩(wěn)牢靠性有待查詢。 只有多年堆集的實踐經(jīng)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(wěn)重, 最好選用化學處理技術(shù)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(wěn)妥方案。
6. 
1)電化學循環(huán)水處理設備,自動化操作程度高,一同完結(jié)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(huán)水處理技術(shù)。
2)電化學水處設備是綠色環(huán)保水處理技術(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(huán)水處理系統(tǒng)需求技術(shù)人員守時分析工作數(shù)據(jù)并進行管控,在 技術(shù)處理上沒有下降要求。
4)豐盛的現(xiàn)場運用實踐經(jīng)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(huán)水處理時間較短,沒有得到大型工業(yè)循環(huán)水處理系統(tǒng)的運用,其價格 和保護成本化學藥劑法處理比較不占優(yōu)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。