文_宋子平 山西省焦炭集團(tuán)益達(dá)化工股份有限公司

目前循環(huán)水水處理大部分采用的是化學(xué)加藥處理方法，添加阻垢劑、緩蝕劑、滅藻殺菌劑、濃硫酸等處理循環(huán)冷卻水的平衡問(wèn)題，隨著循環(huán)冷卻水的散熱蒸發(fā)，當(dāng)濃縮達(dá)到一定倍數(shù)后必須排污，會(huì)浪費(fèi)大量的水資源，而且造成環(huán)境污染。由于采用化學(xué)加藥處理，系統(tǒng)內(nèi)會(huì)沉積大量的化學(xué)粘泥，系統(tǒng)設(shè)備清洗會(huì)消耗大量的藥劑。添加的各種有機(jī)的、無(wú)機(jī)的添加劑形成的COD、N、P及重金屬高鹽廢水會(huì)隨著排污進(jìn)入自然水體造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

電化學(xué)技術(shù)在水處理中不需要投加藥劑，通過(guò)電子作用即可實(shí)現(xiàn)阻垢、除垢、緩蝕和殺菌等方面的作用。與化學(xué)處理法比較，采用該技術(shù)對(duì)循環(huán)冷卻水處理進(jìn)行處理，具有易維修管理、運(yùn)行費(fèi)用低、排污量少、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。

1 循環(huán)水冷卻水電解水處理原理

電解水處理主要作用機(jī)理是通過(guò)在正、負(fù)兩極板間加載直流電壓，使循環(huán)水體中的陰、陽(yáng)離子向正、負(fù)極板遷移，并在正負(fù)極板上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。

1.1 陰極反應(yīng)

在電流的作用下，陰極板上的反應(yīng)生成OH-，部分OH-與HCO3-反應(yīng)生成CO2-，部分OH-與可溶于水的Ca2+、Mg2+等成垢離子轉(zhuǎn)化為CaCO3。Mg(OH)2等沉淀析出。

1.2 陽(yáng)極反應(yīng)

在電場(chǎng)的作用下，利用循環(huán)水中的水和氯離子轉(zhuǎn)化成游離氯、次氯酸、臭氧、過(guò)氧化氫等殺菌組分，在模塊的酸性環(huán)境下（pH＜6）達(dá)到殺菌、滅藻的目的。這樣的殺菌、滅藻效率很高，有效的控制微生物、減少粘泥產(chǎn)生。具體反應(yīng)化學(xué)式如下：

2 循環(huán)冷卻水電解水處理技術(shù)方案

2.1 工藝流程圖（見(jiàn)圖1）

圖1 循環(huán)冷卻水電解水處理工藝流程

2.2 電解水模塊設(shè)備工作流程

循環(huán)冷卻水通過(guò)潛水泵從冷卻塔水池取水，經(jīng)管路分配到各個(gè)電解水處理模塊。由電解水處理模塊產(chǎn)生的堿性水先自流到沉降池，在沉降池停留1～2h后再溢流回到冷卻塔水池。沉降池中會(huì)有來(lái)自電解水處理模塊排出的垢渣，這些垢渣沉降在池底會(huì)加快堿性水中形成的結(jié)晶體的增長(zhǎng)，加速沉降。沉降池中的垢渣也要定期清理。

由電解水處理模塊產(chǎn)生的酸性水分成兩部分，一部分直接自流回到冷卻塔水池；另一部分要經(jīng)過(guò)低溫噴淋裝置后在流回到冷卻塔水池，低溫噴淋裝置來(lái)脫除酸性水中的余氯，降解水中的氯根含量，脫出的氯氣要進(jìn)行壓縮回收。

每一個(gè)電解水處理模塊都有一臺(tái)智能型電源來(lái)控制，智能型電源除了為電解水處理模塊提供直流電壓外，還可控制電解水處理模塊的機(jī)械除垢裝置定時(shí)除掉極板上的水垢，并可定時(shí)打開(kāi)電解水處理模塊的電動(dòng)排污閥排出垢渣。

電解水處理模塊的配套組數(shù)是由循環(huán)水量及補(bǔ)水水質(zhì)決定的，一般分支循環(huán)水量取系統(tǒng)總循環(huán)量的2%～10%。每個(gè)電解水處理模塊的功率為10kW，總耗電量由模塊組數(shù)、取水泵的功率以及低溫噴淋裝置的功率決定。

3 循環(huán)冷卻水電解水處理技術(shù)能實(shí)現(xiàn)的功能

3.1 零加藥

循環(huán)冷卻水主要面臨結(jié)垢、菌藻滋生、腐蝕三大問(wèn)題，傳統(tǒng)方法通常采取向循環(huán)冷卻水中添加阻垢劑、殺菌滅藻劑、緩蝕劑等化學(xué)藥劑，并通過(guò)控制濃縮倍數(shù)和大量排水等措施解決。電解水處理技術(shù)的脫鹽、軟化可以解決循環(huán)水的硬度及堿度平衡問(wèn)題，同時(shí)通過(guò)酸性水調(diào)節(jié)循環(huán)水的pH值，使循環(huán)水的pH值保持在介穩(wěn)區(qū)內(nèi)，最終解決系統(tǒng)結(jié)垢問(wèn)題。

循環(huán)水中的氯離子是造成電化學(xué)點(diǎn)蝕的主要因素，目前火電廠的循環(huán)冷卻系統(tǒng)采用的材質(zhì)都比較抗化學(xué)腐蝕，但無(wú)論什么材質(zhì)都無(wú)法解決氯離子電化學(xué)點(diǎn)蝕的問(wèn)題，所以采用電解水處理技術(shù)時(shí)，應(yīng)控制好水體中的余氯值。

3.2 節(jié)水

電解水處理技術(shù)可以持續(xù)不斷地將蒸發(fā)濃縮后循環(huán)水體中的鈣、鎂等結(jié)垢離子轉(zhuǎn)化為固態(tài)物去除，這樣不僅可維持循環(huán)水的硬度及堿度平衡，還不需要排污。而陽(yáng)極析出的氯離子轉(zhuǎn)化為氯氣，溶于水后進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為次氯酸，可用于循環(huán)水的殺菌滅藻。在保持好循環(huán)水的余氯值后，少量的排酸性水可維持循環(huán)水氯根的平衡。

3.3 防垢、無(wú)化學(xué)粘泥

電解水處理技術(shù)是循環(huán)水旁系分支處理技術(shù)，電解反應(yīng)過(guò)程中，陰極區(qū)域產(chǎn)生大量的HO-，陰極區(qū)域的堿度很高，pH值在10以上，有利于分支循環(huán)水中的鈣、鎂離子在此結(jié)晶析出，解決了循環(huán)水的硬度平衡。而用電解產(chǎn)生的酸性水來(lái)調(diào)節(jié)循環(huán)水的pH值，只要維持循環(huán)水系統(tǒng)的pH值在8～9.5時(shí)，循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)基本上不會(huì)結(jié)垢。由于無(wú)化學(xué)加藥，同時(shí)在線持續(xù)產(chǎn)生具有氧化性的次氯酸，具有清洗、殺菌的作用，因此系統(tǒng)內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生化學(xué)粘泥以及細(xì)菌黏液產(chǎn)生的黏泥沉積。

4 電解水處理在企業(yè)循環(huán)水的應(yīng)用

4.1 某企業(yè)循環(huán)水基本情況

某企業(yè)循環(huán)水保有水量為3000m3，最大循環(huán)水量為7703m3/h，循環(huán)水泵運(yùn)行情況為3開(kāi)1備，實(shí)施前循環(huán)水系統(tǒng)通過(guò)添加化學(xué)藥劑緩蝕阻垢劑（每天加6桶）和殺菌滅藻劑（每周加1次）來(lái)調(diào)節(jié)循環(huán)水質(zhì)。

4.2 項(xiàng)目改造情況

以旁流形式安裝到循環(huán)水系統(tǒng)中無(wú)需改變?cè)苈废到y(tǒng)，在循環(huán)水回水總管上接DN300管道至電解水處理設(shè)備底部，循環(huán)水經(jīng)過(guò)水處理執(zhí)行器箱體處理，然后分為酸性水和堿性水分別進(jìn)入循環(huán)水池。

4.3 項(xiàng)目實(shí)施前后循環(huán)水水質(zhì)分析

設(shè)備投入運(yùn)行后，通過(guò)水質(zhì)分析，循環(huán)水的總堿度、總硬度、氯離子、鈣離子、總磷等指標(biāo)明顯下降。分別選取一年4月、5月、7月、9月、10月、11月各5d的循環(huán)水指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，具體情況見(jiàn)表1。

表1 循環(huán)水指標(biāo)

某企業(yè)對(duì)循環(huán)水、原水、中水的水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析，3種水樣中的K+分別為8.97mg/L、4.36mg/L、4.72mg/L，濃縮倍數(shù)大概為2倍左右。循環(huán)水管束中除含有部分泥沙，雜質(zhì)，結(jié)垢與腐蝕情況并不明顯。項(xiàng)目投入運(yùn)行后，月節(jié)約新鮮水10000t；化學(xué)藥劑、換熱設(shè)備清洗費(fèi)用減少33.3萬(wàn)元，合計(jì)約69.6萬(wàn)元。

5 結(jié)語(yǔ)

電解水技術(shù)的應(yīng)用可取代水處理化學(xué)藥劑，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)水多樣化，不僅解決了整廠的水平衡，還避免了循環(huán)冷卻水系統(tǒng)（換熱器、冷卻塔等）結(jié)垢、腐蝕、堵塞，有效地提高了系統(tǒng)的工作效率，讓循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定。