电化学技术在循环水处理系统中的应用现状发展趋势.pdfVIP

电化学技术在循环水处理系统中的 应用现状及发展趋势 陶蕾，秦立娟 中海油天津化工研究设计院，天津300131 CWTC．14．003 [摘要] 电化学循环水处理技术是一种环境友好的新型水处理技术，本文对电化学循环水处 理技术的工作原理、技术要点以及应用现状、发展趋势进行了探讨 [关键词] 电化学；循环水；除垢；杀菌 循环水系统是冶金工业、石油工业、化工工业以及建筑的空调系统必不可少的能源介质 之一。提高循环水的利用率将极大减缓用水压力，然而减少循环水的排放，提高其浓缩倍数， 必然会带来管道和设备的结垢、腐蚀以及微生物大量滋生等问题。 目前，对于工业循环水处理系统，为减少因循环水中盐类等的浓缩而对管道及设备造成 的不利影响，普遍使用投加化学药剂的方法来保持水质稳定，以提高循环水系统的浓缩倍数。 然而，采用这种方法在药剂费昂贵，运行成本高，以及系统排污废水中含有的磷会对环境造 成污染等方面仍存在一定弊端。 电化学循环水处理技术是一项不同于化学加药法的水处理技术，是20世纪70年代以后发 展起来的新型水处理技术，其在使用过程中除消耗适量的电能外，无需添加化学药剂，是一 种清洁无污染水处理工艺，具有很好的防垢除垢、杀菌灭藻以及缓蚀防腐的功能。 笔者结合所研究的工作，对电化学循环水处理技术的工作原理、技术要点以及应用现状、 发展趋势进行了探讨。 l电化学循环水处理技术的工作原理 电化学循环水处理技术的工作原理不同于电子水处理技术，后者是通过高频电磁场【H】、 高压电场[5-6]或低压电场[7-8]使得溶解在水中的正负离子 垢分子 被水分子包围，通过磁场、 电场作用，降低离子间引力，减少有效碰撞次数，使带电离子结晶习性发生改变，从而实现 阻垢的效果。而前者电化学循环水处理技术的主要工作原理为利用电化学的氧化还原反应， 将水中的Ca2+、M92+以固体形式排除，降低水体的硬度，同时产生氧化性物质，抑制循环水 系统中菌藻的滋生，达到杀菌灭藻功能。 目前，国内外对于电化学循环水处理技术的机理研究主要集中在以下几个方面： 1．1电化学除垢原理 、 在电流的作用下水在阴极发生电解反应生成OH。，见式 1 、式 2 。由阴极反应产 生的OH一离子，打破阴极附近溶液中碱度与硬度的平衡，溶液中的HC03离子转化为CO，2。 别生成CaC03、Mg OH 2沉淀析出，见式 4 、式 5 。 珥4-21,1ta+瓴呻4傩一 1 瑟罾豁十器吨嚣誓+瑚’ 2 Oft。4-Ha崤一．滞+I：l耋O 3 甜电4-删一畸蚴11, 4 l 鼬I巾4-211：jI一啼鞠婚硪X 5 同时在电场的作用下，CaC03在阴极板表面的结晶形式由坚硬的方解石结构转变为较为 疏松的文石型结构，更易于剥离去除l弘ⅢJ。 1．2电化学杀菌原理 许多研究者认为㈦挖3，电化学消毒并不是一个简单的过程，其包括了物理、化学和生物 等多种作用机制与反应历程，可以认为是多种因素共同作用完成的。其中主要涉及如电解氯 化、活性基团作用等。 在电场的作用下，水中的氯离子会被氧化成氯气、次氯酸、次氯酸根等自由氯组分，见 为很小的中性分子，只有它才能扩散到带负电的细菌表面，并通过细菌的细胞壁穿透到细菌 内部。当次氯酸到达细菌内部时，能起氧化作用破坏细菌的酶系统而使细菌死亡。在电催化 反应中，通过电解水以及溶解在水中的氧气在电极表面生成一些短寿命的中间产物，即臭氧 物质能使微生物细胞中的多种成分发生氧化，从而使微生物产生不可逆的变化而死亡。 盱一孙啼链 6 a一÷‰Q一t垂eJO+I-l：+ 7 el-4-20tt一一Z器呻UO一+琶ta 8 岛+黜一一瓠砖‰4-磁O 9 豫一一囊碡强铲 10 2‰o一2叁呻‰岛4-21t÷ 11 # ‘‰oz．*俨I耀奈 】2 2电化学水处理技术在循环水处理领域的应用现状 目前，电化学循环水处理技术在民用循环水系统中应用十分广泛，如中央空调系统中的 冷媒水系统、民用建筑热水系统、冷却水循环系统、冷媒水系统等。美国科罗拉多纪念医院 采用一种新型电解水处理器，替代化学药剂处理中央空调冷却循环水，完全解决了中央空调 m3新鲜水，减少化学品 冷却循环水系统中的结垢、腐蚀和微生物问题，同时每年节约2800 使用和减少环境污染，降低冷却塔中军团菌等安全威胁，大大减少了系统维护费用。 在冶金行业领域，国内宝钢、鞍钢、武钢等钢铁企业已经陆续开始使用该技术。有相关 ·25 文献报道㈣，电化学装置己在武钢制氧循环水处理中开始了实践应用。电化学循环水处理技 41。 术在某化工企业的制酸装置循环水系统中取得良好的应用效果 1 3电化学循环水处理技术的发展要点 虽然电化学技术已经在工业上大规模应用，形成了庞大的电化学产业，但电化学水处理