电化学水处理设备在循环冷却水系统的应用

电化学水处理设备在循环冷却水系统的应用

王思满 赵孟雷

安徽华骐环保科技股份有限公司 安徽 马鞍山 243000

摘要：循环冷却水是电力、石油、化工、冶金等领域的主要水源。在深入的市场调查中发现，工业用水占市场总用水量的60%以上，而循环冷却水的排水和用水量占工业用水的70%-90%。尽管目前市场上的循环冷却水处理技术呈现出逐年优化的趋势，相关的化学水处理剂以及相应的冷凝器管道也在不断升级更新。但根据大量的市场调研，循环冷却水的污染排放量还是比较大的。对此，本文后续就电化学水处理设备在循环冷却水系统的应用，希望为我国相关领域实现高质量发展提供更多参考。

关键词：电化学水处理；处理设备；循环冷却水系统

中图分类号：TM621文献标识码：A

引言

中国是一个水资源贫乏、分布极不均匀的国家。水资源的高效利用和水生态环境的保护与整个社会经济的可持续发展水平密切相关。为进一步加强水污染治理，确保我国水资源安全，有关部门进行了广泛调研，提出了水污染专项整治工作。他们明确要求，在推进全社会生态文明建设的同时，要把改善水环境质量作为优先事项，坚持“系统治理、多方努力”的原则，坚持“安全卫生”的工作方针，从源头上加强水源治理，推进水污染防治工作。

1 电化学水处理技术

1.1 电氧化法

在电化学水处理技术中，有直接氧化法和间接氧化法，使用高电位的阳极来降解溶液中的有毒化合物。这就是所谓的电氧化法。电镀厂CN-废水可以通过直接氧化达到杀菌脱硫的效果。湖水中的细菌可以通过10V电压的电化学水处理方法直接氧化，5分钟后只剩下2%的细菌。这种方法可以去除水中的藻类。使用Ag2+、Co3+和Fe3+作为氧化介质的人可以通过阳极中的间接氧化来实现难以分解的化学活性物质如苯、苯酚和油的降解。通过实验发现，反应的效率比较高。

1.2 电渗析法

电渗析水处理技术是以现代工艺材料为基础的水处理技术。在实际应用中，它主要使用离子交换膜来实现溶液中受污染离子的分离。在电渗析水处理的整个过程中，包括阳极和阴极、阳离子交换膜和分离器等部件。在净化水的过程中，需要向溶液施加电流，由电位差驱动，并基于离子交换膜分离溶液中的电解质，以实现溶液净化。为了验证电渗析水处理技术的实际效果，我国相关专家已将该技术用于农药生产废水的净化。实验研究结果表明，应用电渗析水处理技术后，农药生产废水中的盐分去除率为95.8%，总碳去除率高达72.3%，表明电渗析水治理技术具有良好的水质净化效果。此外，在电渗析水处理技术的应用过程中，还可以与电化学氧化技术相结合。这种方法不仅提高了污水处理能力，而且对降低能耗、提高净化效率有积极影响。

1.3 电吸附法

电吸附法是一种基于静电吸附原理的脱盐方法，主要用于水的净化和脱盐。电极主要采用活性炭，具有良好的导电性和一定的吸附能力。在两个电极上施加电压，溶液中的正负离子在电场和浓度梯度的驱动力下向两个电极移动，吸附在溶液和电极表面形成双层电容器，达到去除Cl-的目的。该方法对废水中Cl-的处理效果主要取决于电容的大小。电吸附法虽然能耗高，但在处理过程中不发生化学反应，可以避免二次污染物的产生，效果良好。这是一种非常有前景和成本效益的方法，适用于农业废水、地下水处理和回用水净化。电吸附电极材料的选择可以决定其吸附容量。

1.4 电凝聚法

Fe2+、Fe3+等是利用电解技术从铁屑和铁板中产生的，使用这种方法也可以产生铝板或Al3+。在这个过程中，通过再絮凝产生Fe（OH）2、Fe（OH）3、  A（OH）l3和其他污染物，水中的污染物也被去除。在化学安全生产中，可以使用铁通过电凝法溶解一部分供水。这是通过Fe2+氧化为Fe3+的机制实现的，利用它们与新形成的氧和溶解氧的不溶性阳极反应。电化学水处理技术进一步水解形成氢氧化铁胶体，还需要砂滤去除。同时，OH-导致pH值升高，这是由阴极反应引起的。由于所产生的微气泡将高铁胶体凝聚成更大的颗粒，过滤条件也得到了改善。

1.5 电气浮水法

电浮式水处理技术是现代最常见的水处理技术。该技术主要通过电流在溶液中使用，在电解的影响下，阴极和阳极表面会产生大量的小气泡。在向上漂浮的过程中，水中的悬浮固体和油脂会附着在气泡表面，从而达到向上漂浮去除的目的。通常，电浮水处理技术需要与其他水处理行业技术相结合，才能达到最佳的水处理效果。我国学者也在该领域进行了深入研究，其中有学者将电浮-微电解-生化联合工艺应用于农业废水处理过程，验证了电浮水处理技术与其他水处理技术的融合效果。这种综合处理技术具有长期稳定的处理效果，处理后的水质也符合中国污水排放三级标准。

2 电化学水处理设备在循环冷却水系统的应用

2.1 冷却塔应用

循环水冷却系统的硬件配置通常使用冷却塔。在中国南方，水资源相对丰富，因此直流系统占主导地位；由于北方水资源稀缺，直流系统无法满足水资源的持续供应要求。为了达到节水的目的，冷却塔通常被用作冷却水系统配置中的重要装置。水被加热后，通过冷却塔冷却。此外，冷凝器等辅助设备的应用，达到了水资源循环利用的效果。借助冷却塔循环功能，可以减少水资源的浪费，但不能从根本上解决水资源利用问题。随着技术的发展，机械通风直接空冷系统应运而生，成为水资源循环利用的重要选择。在应用机械通风直接空气冷却系统时，需要明确直接空气冷凝器的特性，并认识到该设备在应用中的局限性。由于该装置安装复杂，通常设置在蒸汽轮机室的高架平台上，其他设施仍为传统的循环冷却水系统。

2.2 电化学水处理设备

循环水具有强碱性和韧性等特点，需要进行预处理。为了实现这一目标，采用了电化学水处理设备和工艺流程。在电化学水处理过程中，反渗透贯穿整个处理过程，是实现废水零排放的关键。处理过程中采用两个软化阶段，即石灰软化和碱软化。通过添加石灰乳调节水体的pH值，去除水中的暂时硬度和镁离子，通过添加碳酸钠去除水中的钙离子。在软化过程中，悬浮物质通过混凝澄清和过滤去除。在此基础上，加入次氯酸钠和二氧化氯来去除水中的有机物质。预处理后，水体的含盐量没有显著变化，此时，污水进入下一个处理单元。经过上述处理后，废水量达到约100m3/h。此时，无论是淡水还是浓水，水中溶解的杂质/有机物都相对较高，表明水中仍有许多杂质和有机物需要处理。在这种情况下，污水进入二次浓缩装置。经过处理后，淡水被收集到回收罐中，浓缩水继续进入浓缩循环装置进行处理。

结束语

综上，许多电化学设备已投入运行，水质指标基本稳定，符合现行国家工业循环冷却水标准。与化学试剂法相比，节省试剂成本、加药人工成本和水质分析成本。同时，还避免由于添加试剂导致循环水系统COD增加对下游RO膜水质造成的二次污染，符合国家绿色环保要求。智能运维也提高了企业的管理效率，避免人为操作失误，达到智能管理的目的。

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