电化学水处理技术在工业循环冷却水中的运用

余晟

摘 要：笔者结合实际工作情况，对电化学水处理技术的工艺流程和工作原理进行详细论述，并通过比较分析的方法，将化学药剂水处理法和电化学水处理法进行综合的对比分析，全方位探讨电化学水处理技术在工业循环冷却水处理中的实践应用价值。

关键词：工业循环冷却水处理;电化学水处理技术;化学药剂水处理法

中图分类号：TQ085.4 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）19-0064-03

Abstract： In this paper， combined with the actual work， the author discussed and analyzed in detail the technological process and working principle of electrochemical water treatment technology， and through the comparative analysis method， compared and analyzed the chemical agent water treatment method and electrochemical water treatment method comprehensively， and discussed the electrochemical water treatment technology in an all-round way.

Keywords： industrial circulating cooling water treatment;electrochemical water treatment technology;chemical reagent water treatment method

现阶段，随着世界工业生产技术的不断发展，工业生产过程中水资源匮乏的问题已经成为困扰工业技术进步的重大难题。经过实践研究发现，加强工业循环水处理系统的应用，能全面提升水资源在工业生产中的应用价值，缓解水资源的浪费现象，是工业生产未来的重要发展趋向。目前，在工业用水当中，循环冷却水占工业用水整体的75%～85%。但是，在工业循环冷却水大量应用的状况下，换热设备中往往会出现大量的水垢和污垢沉积，造成换热设备效率直线下降，并有可能造成泄漏。如何消除循环水的水质质量隐患，实现循环冷却水的深度处理，是业内人士要重点研究的问题。

1 工业冷却循环水系统中的典型问题

1.1 水垢问题

工业循环冷却水中水垢的主要成分是CaCO3、MgCO3与生物污泥。为防止系统中出现严重的垢下腐蚀，一般在循环冷却水处理系统中添加一定量的聚磷酸盐作为缓蚀剂，但当水温逐渐升高时，聚磷酸盐水结成正磷酸盐，其中的PO43-和Ca2+会生成溶解度很低的Ca3（PO4）2[1]。此外，工业循环冷却水中还会产生传热系数非常小的硅酸钙和硅酸镁水垢，这种水垢通过化学清洗的方式很难完全去除，是目前工业循环冷却水处理系统中的一个重要难题。

1.2 铁离子超标腐蚀问题

铁离子浓度是工业循环冷却水水质处理中的一个指示性指标。在所在单位经过长时间运行后发现，在某一段时间内，循环冷却水处理系统中的铁离子浓度经常处于超标的状态，超标率高峰时达《工业循环冷却水处理设计规范》（GB 50050—2007）建议运行值的150%。这主要是因为系统内的设备长时间未进行化学清洗，导致管道和设备结垢情况较为严重，使得大量铁离子进入系统内部，造成系统内铁离子严重超标。同时，补水中的铁离子含量对循环水中的铁离子含量也有显著影响。在3～5倍浓缩倍数的作用下，该因素的影响将被扩大数倍。铁离子严重超标的主要影响因素是装置检修时对换热器循环水端的对空放置（未进行充氮保护），造成严重腐蚀，通水后，将大量的铁离子带入系统内。针对铁离子严重超标的问题，本单位攻关小组最开始采用化学清洗预膜的方式进行处理，但实际使用效果并没有达到预期的标准。目前，铁离子超标问题已经成为笔者所在单位影响工业循环冷却水水质的关键问题。在此情况下，研究新技术，以解决循环水系统中的顽固性问题，成为迫切需求。

1.3 悬浮物引发的沉积结垢现象

悬浮物的来源主要包括系统补水、腐蚀产物、结垢副产物、菌藻类代谢物以及投放的化学药剂等[2]。悬浮物不仅能对换热系统产生直接影响，同时还会助长细菌繁殖，如果长时间不进行处理，就会导致管道、换热设备被腐蚀而出现穿孔泄漏，不仅影响系统的冷却能力，甚至影响整个工厂的安全性能。

2 电化学水处理技术在工业冷却循环水系统中的具体应用

电化学水处理技术经过近年来的发展，在工业冷却循环水处理中的应用取得了重大进步，证明了其使用价值。该系统安装在循环水回水管道的旁路中，或直接从冷水塔集水池中进行取水。在循环水量处理规模上，需要根据循环水补水的水质参数及浓缩倍率来确定，按照不同的循环水量来设置不同的处理量，最终使循环冷却水处理系统实现零排放。电化学水处理系统的基本流程如图1所示。

电化学水处理系统设备的组成元件主要包括带电极的反应室、进水管和出水管、排污阀门、电源控制柜及辅助性维修设备等。电化学处理设备构造如图2所示。

电化学处理设备的工作原理是，在直流电流的作用下，反应室内壁的阴极处会形成一个pH值在12～13的碱性环境[3]。在强碱性环境作用下，水体中钙和镁等离子通过结晶的方式析出。而在阳极位置，50%以上的氯离子会因此转变成游离氯，同时还能生成羟基自由基、氧自由基、臭氧等强氧化性离子。通过这些广谱杀菌剂的作用，在反应室内部形成一個强有力的杀菌环境，从而消除或减少水系统内部的藻类和菌类。

在设备运行过程中，工作人员要着重考量循环水蒸发浓缩过程中Ca+的浓度变化，将其控制在一定浓度下（根据笔者经验，Ca+浓度控制在100～200mg/L为宜）。在这种情况下，管道和换热器循环水过流部内壁位置就会形成一种包裹性很强的保护层，防止管道和处理单元与冷却水中的溶解氧进行充分接触，进而引发腐蚀现象。在浓度指數控制上，工作人员一般都会使用LSI控制软件来进行控制，从而有效避免换热器出现结垢和腐蚀现象。整个处理流程借助水体本源物质，污染性几乎为零，是现阶段最为绿色、环保、高效的工业循环冷却水处理方法。

3 电化学处理方法与化学药剂处理方法的经济性比较

3.1 处理水量比较分析

以3 200m3/h的循环水量为标准，对电化学处理方法和化学药剂处理方法的循环水量进行综合性比较分析，从而进一步明确电化学处理方法的优势。表1为电化学处理方法和化学药剂处理方法的水处理量比较分析。

从表1可知，电化学处理方法与化学药剂处理方法相比，其排污量明显减少，同时还能有效节约补充水量，在处理性能上具有非常明显的优势。

3.2 处理费用比较分析

在处理费用比较分析过程中，笔者从药剂费、补水费、排水费、电费及设备维修费用等方面进行综合性分析，具体费用情况如表2所示。

从表2可知，电化学处理方法与化学药剂处理方法相比，在药剂费用和补水费用方面明显减少。虽然在电费和设备维修费用方面消耗较高，但从消耗资金的总体情况来看，电化学处理技术能有效降低循环水处理过程中的年消耗费用，具有非常明显的成本优势。同时，在国家越来越严格的环保政策下，该技术还能有效降低污水处理装置负荷，减少排污费用的损失。

4 结语

笔者通过理论概述和比较分析，详细论述了电化学处理技术在工业冷却循环水中的应用情况，并充分证明了其实践价值，望相关部门及工作人员能结合实际工作情况有效应用该技术。

参考文献：

[1]樊旭.电化学水处理技术在工业循环冷却水处理中的应用[J].煤炭与化工，2018（9）：162-165.

[2]张常书.HAS型水质稳定制在工业循环冷却水处理中的应用[J].工业水处理，1987（6）：19-31.

[3]段慧萍.电化学新工艺在循环水处理装置中的应用[J].煤化工，2018（3）：30-33.