電解水處理器應用在循環(huán)水系統的可行性

科技僧息0百家論劍0SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION2010年第17期電解水處理器應用在循環(huán)水系統的可行性張小波'歐陽(yáng)奇2 劉艷東 3(1.東北大學(xué)設計研究院(有限公司〉遼寧沈陽(yáng)110013;2.江西省工程咨詢(xún)中心 江西南昌330046;3.大連長(cháng)興島公用事業(yè)中心遼寧大連116300)[摘要]在循環(huán)水系統設計中采用 電解水處理器代替軟水器和加藥裝置,主要考慮電解水處理器是采用電化學(xué)的基本原理,不需要添加化學(xué)藥劑和不產(chǎn)生環(huán)境污染,通過(guò)直流電解在電極(陽(yáng)極)和反應室內壁(陰極)附近分別發(fā)生氧化反應和還原反應,Ca?"和Mg"在陰極析出形.威圍體排除,在陽(yáng)極附近產(chǎn)生游離氟及臭氧、雙氧水等殺菌劑,解決了循環(huán)水系統中的結垢和微生物問(wèn)題,但該產(chǎn)品在國內項目上應用很少,針對這種情況,作者進(jìn)行了試驗和綜合研究,證明電解水處理器應用在循環(huán)水系統的可行性。[關(guān)鍵詞]電解水處理器;冷卻循環(huán)水;硬度:微生物;陽(yáng)極;陰極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是艾格錫工程服務(wù)有限公司研制的環(huán)境友好型水處理產(chǎn)品。Cr- e→CP在美國.以色列及歐洲國家占有一定市場(chǎng),廣泛應用于工廠(chǎng)、賓館、寫(xiě)2C1:→Cl2+ 2e"字樓、商場(chǎng)、醫院、軍營(yíng)等.日前中國使用的很少,僅在HVAC領(lǐng)域有小02+2HO - 2e→O,+ H0范圍的使用。它主要采用電化學(xué)處理方法.利用電極反應及其相關(guān)過(guò)0H* - e→0H程.通過(guò)直接和間接的氧化還原凝聚絮凝、吸附降解和協(xié)同轉化等綜2H20 - 2e°→HO2 + 2H°合作用,對水中的硬度、懸浮物,膠體,細菌,幕類(lèi)等污染物有效的去2H0 - 2e- +0*+ 2H+除,無(wú)需投加化學(xué)藥劑、無(wú)二次污染、較少排污、節約用水,在工業(yè)循環(huán)1.2 工作過(guò)程水處理方面應該具有很大發(fā)展潛力。EST電解水處理器周期性自動(dòng)刮垢和排污，清洗周期和清洗時(shí)間取決于循環(huán)水水質(zhì)情況,維持系統中水的化學(xué)物質(zhì)和微生物平衡。礦1原理與特點(diǎn)物質(zhì)平衡邇過(guò)分析監側冷卻水的化學(xué)性質(zhì)來(lái)決定，從而在PLC上設1.1 電解置每犬需要清洗的次數。在設計循環(huán)水系統中,EST放置在清洗的第-步,進(jìn)、出n控制閥關(guān)閉,EST底部的排污閥門(mén)打開(kāi)。循環(huán)水供水旁路管道上，按循環(huán)水址的刮刀依靠活塞的推動(dòng)在反應室內自上而下運動(dòng),刮掉內獎軟的便先沉3%確定處理規?！?。它是由帶TNIO電淀出來(lái)的水垢,并和沖洗水-起從底部排出。排污的時(shí)候.進(jìn)水閥門(mén)打極的反應窄.氣缸、刮刀、排污閥門(mén)和電開(kāi),以便沖洗排放區城。大約90- 120秒后,排污閥門(mén)關(guān)閉,刮刀回到反源控制器幾部分組成，EST 裝置構造見(jiàn)應室的頂部,出水閥門(mén)打開(kāi),EST重新工作.完成一次清洗周期。整個(gè)閣1。通過(guò)真流電流的作用,在反應室內操作采用自控控制,減少人工勞動(dòng)強度,人性化程度高。壁(陰鍛)附近形成一個(gè)賊性環(huán)境(pH >3與傳統化學(xué)處理法比較9.5),這種強臧性環(huán)境下水垢史容易結晶循環(huán)水處理主要概括為結垢控制.腐蝕控制和微生物控制[2]等方析出，并且不允許包括軍團南等微生物面。的存活。在陽(yáng)極附近,高達30%的氯離子13.1 結垢控制循環(huán)水中能產(chǎn)生的鹽垢有很多種.其中以碳酸鈣最為常見(jiàn).危害轉變成游離氯或次氯酸，游離氯的含最是可以控制在0.2到2pp之間,這樣的大。常采用磷系配方阻垢劑,聚磷酸鹽對膠體顆粒具有分散穩定作含量在保證足夠的消毒效果的同時(shí),不圈1 EST裝置用,對鈣鎂等離了絡(luò )合分散越浮水中,改變碳酸鈣晶體結構,防止沉淀會(huì )給水系統帶來(lái)任何腐蝕的危險，在陽(yáng)產(chǎn)生.起到陽(yáng)垢性能。極附近同時(shí)還生成氧自由基.奧氧和雙氧水,這些物質(zhì)進(jìn)-步強化了EST通過(guò)直流電解,使水中離子發(fā)生化學(xué)反應,主要以碳酸鈣形在反應室內的消毒效果。根據水蒸發(fā)表縮過(guò)程中帶來(lái)的水中碳酸鈣飽式析出排除 系統外.從根本上去除水中硬度,防止結垢。和指數(LSI)的變化,將碳酸鈣控制在過(guò)飽和狀態(tài)在管道和設備內壁1.3.2 腐蝕控制形成很薄的-層保護層,從而保護臂道和設備不和冷卻水中的溶解氧通常投加級蝕劑挖制循環(huán)水系統的腐蝕,緩蝕劑可以使金屬表面接觸.防止腐蝕現象的發(fā)生。整個(gè)電解過(guò)程都是利用本源物質(zhì),不產(chǎn)生生成 -層保護膜，降低該金屬的腐蝕速率。污染,屬于環(huán)境友好型的處理方法.基本反應如下。EST將碳酸鈣控制在過(guò)飽和狀態(tài),形成很薄的一層保護層附著(zhù)管在反應室內壁(陰極)的主要化學(xué)反應:道和設備內壁上,從而保護其不和水中的落解氧接觸。防止腐蝕現象2H20+ 2e'→H + 20H*的發(fā)生CO2+ OH*→HCO;1..3中國煤化工HCO; +0H°→C03←+ H0F斷循環(huán)而增加,使循環(huán)Ca2*鈣離子形成垢:Ca(OH)2.CeCO3水水質(zhì)惡YHC N M H G&,抑制或殺滅微生物。在陽(yáng)極的主要化學(xué)反應:EST通過(guò)電解循環(huán)水,生成游離氯、氧自由基.臭氧和雙氯水等強4HO~→+O>+ 2H0 +4e氧化物質(zhì).并能控制這些物質(zhì)濃度.達到預期的消毒效果。415.2010年第17期SCIENCE & TECHENOLOGY INFORMATION0百家論釧0科技僧惠.4 經(jīng)濟投資比較總賊度平均去除率11 %?？傆捕绕骄コ?2.1% ,鈣硬度平均去除擬定循環(huán)水最為1400m'h的循環(huán)水系統，處理設備按5年折舊率 8.9%,氣離子甲均增加率15.7%?？紤],兩種處理方法投資費用見(jiàn)表1。表2試驗敷據表1投資費用單位(萬(wàn)元)總堿度總硬度鈣硬度氯離子| 流量水樣一(CaCO) mgL t (CaCO) g/L t (CaCO) mg/L L (C1 /項目EST化學(xué)處理描述設備費用8化學(xué)處理方法是按軟水器和自動(dòng)加藥裝置聯(lián)合工|o/hu業(yè)出水臺進(jìn)水出水進(jìn)水出水限進(jìn)水出水”作多慮。包括初收投成樹(shù)后和藥料。開(kāi)東國| a 375325|13.3 400375 6.382.28.2 2.4 90 10011銀據日常運行水處理劑添加方法問(wèn)，藥劑費用-13.2垢劑，緩蝕劑、殺生劑。1| b 400375 6.3 325|300 7.7 84.276.2 9.5 95 110 15.安裝費用0.28 1.2 考慮設備占地面積,按建筑預算定額計算問(wèn)。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排行費用|1.5) 484 化學(xué)處理方法是按體縮借數3考慮計算PST是2 [ b 400350125 325295 93 84.2802 4.7 I 951005.按濃縮倍數6考慮計算的.這主要是根據各自運行|新水費用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動(dòng)力費用0.13 0.72 主要考慮耗電的費用。[ b 375350 6.7 | 300|275 8.3 76.2174.2 2.685 105 |23合計11.03 26.63 EST一次投資大，但年運行成本低經(jīng)濟效益顯著(zhù)。375|325 13.3 300295 1.7 76.274.2 2.6 85102 201.5 EST特點(diǎn)表3試驗數據15.1.綠色與循環(huán)水傳統處理工藝相比。只消耗電流,充分利用本源物質(zhì),通氟離子過(guò)典型的電化學(xué)反應到達處理效果,不需要添加任何化學(xué)藥劑。流量循環(huán) (CaCO mgL (CaCO2) m/L」_ (CaCO2) mg/ (C1) mg/L1.5.2 節省能源m/h|改數進(jìn)出去除進(jìn)出去除進(jìn)出去除進(jìn)出增加與循環(huán)水傳統處理工藝相比,少排污50%左右,排污廢水經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)水水率水水事水水率水水_單沉淀.過(guò)濾后可回用,達到生產(chǎn)零排放。同時(shí).在較高依縮倍數下,亦1 300|250 16.7 35030014.3 84.2 80.2 4.8 105125 19.1可正常運行,很大程度減少系統補水量,節省新水消耗。.2 .300/250 16.7 350)27521.484.2 78.2 I 7.1 105130 23.81.5.3運行成本低4 1300|250 16.7 5027521.4 84.276.2 | 9.5 10513.51 28.6EST最大設備耗電0.3kWh,比加藥泵功率低的多,節省電耗,全自動(dòng)控制,無(wú)蕭人工操作。6 302511.1 350|300 14.3 84.2 78.27.1 |105140 3331.5.4設備維護簡(jiǎn)單1 30[275 8.3 S50[525 4.6 130.3|128.3 1.5 265 280| 5.7設備結構緊湊,占地小,便于管理.電極采用TiNiO合金電極,使21300|275] 8.3 S501500 9.1 1303126.3 3.1 2651295 11.3用壽命長(cháng),一般在保質(zhì)期內不需要設備維護。300250 16.7 S50|500 9.1 |130.3|128.3 1.5 265302 142試驗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 試驗目的由于EST產(chǎn)晶在國內工業(yè)領(lǐng)域內的應用還是空白,沒(méi)有實(shí)際運行23001290 3.3 425 [375 1.8 128.7106.2| 17.5162|180 10經(jīng)驗,故本次試驗點(diǎn)設在電廠(chǎng)RO廢水排水末端,主要」解EST對水4 300280 6.7 4251375 1.8 128.7104.2 19 162|185 14.2中硬度、堿度的去除率。6300|280| 6.7425)375 11.8 128.7106.2 17.5 |162170] 4.92.2 試驗方案將待處理的廢水儲存在水箱中,用泵將水送至EST電解水處理器2.3.3試驗小結處理,(1)采用單程處理方式,處理后直排,變化EST處理的水量,檢測.由于試驗條件、化驗手段等因素的影響,美得數據有些波動(dòng),但是進(jìn),出水的水質(zhì)指標,檢測FST對試驗水質(zhì)單程處理效果;(2)采用循總體效果還是比較令人滿(mǎn)意。通過(guò)兩種試驗數據的對比.采用循環(huán)處環(huán)處理方式,處理后回至水箱。根據單程處理效果,選擇最優(yōu)疏量,增理方式時(shí),EST處理效果吏明顯，所以實(shí)際工程設計中采用旁流循環(huán)加循環(huán)次數的試驗,檢測EST循環(huán)處理效果,具體處理流程見(jiàn)圖2。處理方式。3結論取樣口補水通過(guò)對EST工作原理特點(diǎn)、與傳統處理方法的對比投資運行費用等方面的綜合分析.以及在試驗中得到的數據.都說(shuō)明了電解水處理技術(shù)應用在循環(huán)水系統上是完全可行的，市場(chǎng)的前景是廣闊的,適|E流量水箱應行業(yè)發(fā)展,符合節能、環(huán)保的主題。積09“T{參考文獻][1]王海山等.給水捧水常用數據手冊第二版北京:中國建筑工業(yè)出版社,2001.[2]林選才,等給水排水設計手冊:第4冊一工業(yè)給水處理. 北京:中國建筑工團2處理流程 .業(yè)出版社，2002.[3]薛樹(shù)森.等工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規范,CB 50050- 2007.北京:中屬計劃出2.3試驗結果版杜,2008.23.1_ 單程處理方式[4]電力工程建設概算定額一建筑工程.北京 :中國電力出版社,2001.確定3個(gè)設計流量 進(jìn)行試驗,分別在進(jìn)、出取樣口采集3組平行樣,水樣化驗數據見(jiàn)表2,統計得出單程處理方式中EST對總賊度平業(yè)給拆水作者管介:在小淮(19769 -).男.大學(xué)本科.工程師,主要從事有色金屬行均去除率10.7%.總硬度平均去除率9.4%，鈣硬度平均去除事4.3%，業(yè)給拆水中國煤化工認事蛤特水工程工作。氯離子平均增加率15.7%。購地MYHC N M H G給排水工程技術(shù)工作。2.3.2循環(huán)處理方式 .確定3個(gè)設計流最進(jìn)行試驗,按不同循環(huán)次數.分別在進(jìn)、出取禪[責任編輯:曹明明]口采集水樣進(jìn)行化驗,數據見(jiàn)表3,統計得出循環(huán)處理方式中EST對. 416