JDX电化学冷却循环水处理

科技成果——电化学法循环冷却水处理技术适用范围节水及水资源循环回用成果简介电化学设备主要原理可分为为电解氧化反应、电解还原反应、酸碱中和、离子平衡及极性水分子反应。

电解槽的阴极区内的水会形成一个碱性环境（pH>9.5）。

在强碱性环境中，在这种离子溶液中，Ca2+（aq）\Mg2+（aq）就会形成氢氧化钙Ca（OH）2↓（垢）、碳酸钙:CaCO3↓（垢）、氢氧化镁Mg（OH）2↓（垢）；并吸附在阴极上或掉落在反应室底部。

当水垢在阴极上析出到一定厚度时，自动刮垢套件可将吸附在阴极上的水垢刮下来，沉落在电解槽底部。

定时打开排污阀，将存留在电解槽底部的污垢排出到水垢沉淀池。

定期将水垢沉淀池中的上清液排回到系统，下部的固态物人工捞出并收集到水垢存放箱，每年集中无害化处理。

图1 电化学法循环冷却水处理原理图电解槽的阳极区内的水会形成一个酸性环境（pH＜3.5），阳极附近反应产生的Cl2、Cl·、O3、HO·、H2O2、活性氧原子等强效杀菌物质，尤其是水和氯气结合后产生大量的次氯酸，可迅速杀灭水中的菌藻（包括军团菌），并有效控制微生物生长。

◆阴极附近的反应：2H2O（l）+2e¯→H2（g）+2OH¯（aq）CO2（g）+OH¯（aq）→HCO3¯（aq）HCO3¯（aq）+OH¯（aq）→CO32-（aq）+H20（l）CO32-（aq）+Ca2+（aq）→CaCO3↓（垢）2OH¯（aq）+Ca2+（aq）→Ca（OH）2↓（垢）2OH¯（aq）+Mg2+（aq）→Mg（OH）2↓（垢）◆阳极的反应：4OH¯（aq）→O2（g）+2H20（l）+4e-2Cl¯（aq）→Cl2（g）+2e¯O2（g）+2OH¯（aq）–2e¯→O3（g）+H2O（l）OH¯（aq）–e¯→HO·（aq）2H2O（l）–2e¯→H2O2（l）+2H+（aq）H2O（l）–2e¯→O（aq）+2H+（aq）工艺流程将电解水处理器连接到主循环冷却水系统，待处理水经水泵加压后通过过滤器并引入布水箱，完成布水后流入电解水处理器，电解过程中在阳极区域发生氧化反应，产生大量的强氧化性和酸性物质并储存在酸性储水箱，在酸性水泵定时启动下冲击式进入循环水，对整个循环系统进行除垢和杀菌灭藻。

电化学法处理冷却循环水技术的应用发布时间：2023-01-11T03:30:17.579Z 来源：《中国建设信息化》2022年8月16期作者：周志雄[导读] 为了保障电化学法处理冷却循环水技术的落实质量周志雄湖北省南峰节能服务有限公司湖北武汉 430000摘要：为了保障电化学法处理冷却循环水技术的落实质量，需要关注循环水处理方式中除垢效果的提升方法。

利用这一技术可以有效阻垢，通过电解系统高频电场处理模拟循环水，不断调整电化学参数达成最佳的工艺整体效果。

运用缓蚀技术、杀菌灭藻技术和阻垢除垢技术提升水循环系统的运行流畅程度。

在具体的应用过程中，重视其具备的盐类捕集应用效果，分析其应用的资金和技术优势，明确当前应用的具体环节，提升电化学法在冷却循环水中的整体应用效果。

关键词：电化学法；冷却循环水；技术应用；除垢引言：现阶段，工业冷却水循环已经普遍采用了冷却水循环系统技术。

这一技术可以提高水的利用效率，不过由于冷却水循环系统技术在实际使用过程中，往往还会伴随着细菌、结垢和腐蚀等，造成了大量的能耗升高和生产停车问题。

如果系统中发生了结垢，冷却系统的换热效率就会受到影响，更严重的还会导致管路发生阻塞、甚至引发其他安全问题。

另外，因为由于换热装置的阻塞容易造成水量减少，如果想要达到系统原本的制冷效果就需要再增加水泵，会使得动力消耗量增加。

以上问题如果要彻底解决，需要利用电化学法处理冷却循环水技术。

1常规冷却循环水处理技术使冷却循环水中的成垢离子从水中完全分离出来，并使循环水的成垢离子一直保持在非常低的水平下，这一直是很多水质工程师梦寐以求的工作；长期以来，也曾有人尝试通过使用投加硅灰或使用反渗透RO进行热交换的方式去除金属盐，也曾有人尝试通过用酸改善pH值来减少金属盐的含量，但最后却由于时间、操作成本等的因素，而无法普及与推行。

在常规的冷却循环水处理工艺中包含了对管道的缓蚀技术、阻垢技术两个方面。

1.1缓蚀技术化学药剂法是向冷却循环水中添加聚磷酸盐，可使水中的钙盐与其他金属离子生成含有带正电荷的络合作用盐。

循环冷却水系统化学处理技术方案循环冷却水系统化学处理技术方案通常包括物理处理技术和化学处理技术两个方面。

物理处理技术主要包括过滤、沉淀、换热和浓缩等处理过程，旨在去除水中的悬浮物、浮游生物和固体颗粒等杂质。

而化学处理技术则主要用于控制水中的硬度、碱度和pH值，以及防止水中腐蚀和垢积等问题的发生。

一、物理处理技术1.过滤：循环冷却水系统中的过滤是最基本且最常用的物理处理技术之一、通过选择合适的过滤介质和过滤器，可以有效去除水中的悬浮物和颗粒物，减少系统的堵塞和腐蚀等问题。

2.沉淀：沉淀技术是通过在循环冷却水中添加合适的沉淀剂，使悬浮物和固体颗粒在水中沉淀下来，从而减少水中杂质的含量。

这种技术适用于富含大量悬浮物和固体颗粒的水源，可以有效减少系统的清洁频率和水质变化。

3.换热：冷却塔或冷凝器中的换热过程是循环冷却水系统中最主要的物理处理技术之一、通过适当的换热面积设计和喷淋水流控制，可以有效控制水的温度和化学平衡，减少水中的垢积问题。

4.浓缩：循环冷却水系统中的水循环过程中，水的浓缩是一种常见的物理处理技术。

通过蒸发过程，可以将水中的盐类和杂质浓缩，并通过适当的控制和处理实现水的平衡和稳定循环。

二、化学处理技术1.硬度控制：循环冷却水中的硬度是由钙、镁离子所引起的，会导致系统的垢积和腐蚀等问题。

化学处理技术通过使用硫酸、磷酸、缓蚀剂等添加剂来控制水中的硬度，减少垢积和腐蚀的风险。

2.碱度控制：循环冷却水中的碱度主要由碳酸盐、氢氧化物等离子所引起，过高的碱度会降低水的pH值，导致系统的腐蚀和腐蚀性垢积等问题。

通过使用盐酸、硫酸等强酸来控制水中的碱度，可以有效减少腐蚀性垢积的风险。

3.pH值控制：循环冷却水中的pH值是一个重要的指标，可以通过控制pH值来调节水的酸碱度和防止腐蚀和垢积的发生。

常用的方法是使用硫酸、盐酸和碱性清洗剂等来调节pH值。

4.缓蚀剂：循环冷却水系统中的缓蚀剂用于控制和减少金属管道和设备的腐蚀问题。

一、什么是循环冷却水循环冷却水是冷却水换热水并经降温，再循环使用的给水系统，包括敞开式和密闭式两种类型，由冷却设备、水泵和管道组成。

在许多工业部门的生产过程中，产生大量废热，需及时用传热介质将其转移到自然环境中，以保证生产过程正常运行。

由于天然水具有优良的热传递性能且费用低廉，资源丰富而被用作工业废热的传热介质，在工业生产中称为冷却水，工业冷却水在各国都是工业水最大用户，除升高温度外冷却水的理化性质无甚显著变化，若采取适当降温措施，使之形成循环回用系统，是节约工业用水的重要途径。

循环冷却水由于受浓缩倍数的制约，在运行中必须要排出一定量的浓水和补充一定量的新水。

使冷却水中的含盐量、PH值、有机物浓度、悬浮物含量控制在一个合理的允许范围。

如何安全的提高浓缩倍数减少水资源的消耗和运行成本，在水资源税开征和排污收费的大趋势下将极大的节约企业的生产成本。

如何在保证不结垢、不腐蚀的条件下提高循环水的浓缩倍数已成为行业研究的课题。

传统的通过加药剂阻垢、缓蚀在浓缩倍数达到一定程度的时候，必须对循环水进行置换，以保证系统的稳定运行。

排出系统的废水含盐量高、因为添加药剂的原因，污水的成分比较复杂又难以处理，对后续的污水处理实现达标排放带来了诸多挑战。

二、循环水浓缩倍率与节水的关系提高循环水的浓缩倍数（目前我国的循环冷却水浓缩倍数一般为1.5—3.0），可降低补充水的用量，节约水资源，同时可降低排污水量，从而减少其对环境的污染，降低生产成本。

设某企业循环冷却水系统，循环水量为10000m3/h，冷却塔进出口水温分别为42℃和32℃，风吹损失占循环水量的0.1%，在不同浓缩倍数下该系统的运行参数计算值见下表。

三、电化学除垢器概述电化学除垢器又称为电化学除垢设备也称之为循环水电化除垢设备，在循环水处理中采用电化学除垢技术，是环保节能的高新技术。

电化学除垢设备循环系统全部采用新型材料，设备使用期长达15年，系统无易损件，不侵蚀，不用维修。

冷却循环水处理工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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电化学技术在工业循环冷却水处理的应用电化学水处理工作原理，电化学水处理技术的主要工作原理是利用电化学的氧化还原反应，将水中的Ca2+、Mg2+以固体形式排出，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。

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-。

由阴极反应产生的OH-离子打破阴极附近溶液中碱度与硬度的平衡，溶液中的HCO3-离子转化为CO32-离子。

同时水中的Ca2+、Mg2+等成垢离子在静电引力的作用下向阴极区迁移，分别生成CaCO3、Mg(OH)2沉淀析出。

同时在电场的作用下，CaCO3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。

电化学杀菌原理，电化学杀菌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。

一般认为，电解氯化作用，主要通过次氯酸起作用。

次氯酸为很小的中性分子，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、羟基自由基、过氧化氢和氧自由基等，这些强氧化性的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。

电化学防腐蚀原理，提高冷却水pH值，最大限度降低水的腐蚀性;浓缩的镁硬度在冷却水中以氢氧化镁的形式沉积在管道内壁，起到缓蚀和抑制生物膜的作用。

很多人将电化学设备的除垢效果与离子交换系统和反渗透系统比较，这是水处理两个领域的问题，电化学水处理设备与这两种系统相比较，单次除垢率是较低的，是不适用于锅炉软化水要求的。

树脂交换的浓水与反渗透的反冲洗水是需要处理的，电化学技术处理工业循环冷却水系统最大的优势是可以大幅减少循环水系统的排污，同时节约近半补充水，设计合理的化，还可以消化部分浓水等废水，用于循环水系统，进一步减少补充水量，同时替代药剂处理工艺，杜绝循环水污水的产生，大量节省后期循环水污水处理费用。

电化学循环水处理技术1.技术所属领域及适用范围适用于工业循环冷却水系统。

2.技术原理及工艺，Ca2+、Mg2+形成氢该技术通过电解方式，阴极区形成强碱性环境（pH > 9.5），阳极附近反应产氧化钙、碳酸钙、氢氧化镁；阳极区内形成酸性环境（pH ＜3.5）生的Cl2、Cl-、O3、HO-、H2O2、活性氧原子等强氧化性物质，可产生大量次氯酸，杀灭菌藻有效控制微生物生长。

从而实现循环冷却水系统防腐阻垢。

还可耦合膜技术、超声波除垢技术和臭氧杀菌技术，强化循环冷却水系统防腐阻垢效果。

该技术可使循环冷却水系统浓缩倍数提高至4-6，节水30%左右。

工艺流程如下图所示：13.技术指标该技术可使水体总硬度下降40%，氯离子去除率近70%。

提高浓缩倍数至4-6 倍，预计减少新水消耗量30%，排污水量减少30%-70%。

4.技术功能特性（1）提高浓缩倍数，减少补水量和排污量；（2）替代化学药剂，清洁环保；（3）自动化程度高，维护方便简单；（4）提高换热机组的热效率。

5.应用案例案例01河钢集团承钢公司净环水系统改造项目，技术提供单位为武汉理工大学和河钢集团承钢公司联合开发。

（1）用户用水情况简单说明在河北钢铁集团承钢公司净环水系统进行改造，该循环水系统循环水量1000m3/h，补充水量为23m3/h。

（2）实施内容及周期项目实施采用旁路安装方式，无需停工停产，不需要基建土方。

设备占地面积约10m2，15-20 个工作日完成安装与调试。

核心设备为 1 台电化学水质稳定设备。

（3）节水减排效果及投资回收期运行一年多以来，浊度、硬度、碱度以及微生物数量都有明显降低且维持在合理范围内，未发现换热器结垢和粘泥附着现象，腐蚀速度远低于行业标准。

浓缩倍数由原来的2.5 倍左右提高到了 4 倍左右。

运行中无需投加药剂，年节水量4.8万m3。

设备总投资50 万元，可使用15-20 年。

预计一年可收回投资成本。

2案例02中国耀华玻璃集团有限公司玻璃炉窑余热发电循环水处理项目，技术提供单位为北京中睿水研环保科技有限公司。

电化学法在钢铁企业循环冷却水处理中的应用分析摘要：循环水系统属于钢铁企业必不可少的核心系统设备，钢铁企业人员针对循环冷却水在全面实施回收处理的实践环节中，应当运用企业现有的循环水系统设备作为支撑。

然而经过长期性的反复运行使用以后，钢铁企业的循环水系统就会普遍存在化学物质腐蚀、污垢沉积以及藻类滋长情况，阻碍了循环冷却水的良好处理效果实现。

因此，本文探讨了钢铁企业在实施循环冷却水处理工作中的电化学法技术运用要点，合理给出技术整改的路径。

关键词：电化学法；钢铁企业；循环冷却水处理；应用要点电化学法属于重要的化工生产工艺手段，目前在化工技术的全面转型发展背景下，电化学法已经得到了全面的优化创新。

钢铁企业的正常生产运行过程不可避免将会排放总量较多的废水废液，企业负责人员针对循环冷却水如果无法保证实现必要的循环转化处理，那么企业排放污染性废液的程度将会超出最大标准。

企业技术人员通过正确操作使用电化学法，应当可以严格控制循环冷却水的处理参数指标，切实促进了钢铁企业的绿色节能生产宗旨目标实现。

由此能够判断出，电化学方法目前应当融入于企业废水的全面循环处理过程中。

一、电化学法运用于钢铁企业循环冷却水处理的基本技术原理电化学法的基本含义在于运用化学试剂溶液来组成化学电池的系统结构部分，进而判断电池电导率、电阻、电流、电压以及电位等各项参数指标与化学试剂浓度的内在关联性，据此实现了准确测定化学物质属性的目标。

因此从根本上来讲，电化学法重点针对于物质特有的电化学属性予以测试，结合专业化的测试仪器装置系统来测定物质浓度的数据指标。

电化学分析的开展实施过程应当能够准确判定物质在化学溶液中产生的属性特征改变程度，确保将电流电压以及电导率等重要参数指标设定为计量关系的判断基础根据[1]。

由此可见，电化学法的数据分析过程融合了定量与定性的两种仪器测试分析方法，能够确保达到数据指标结果的良好精确性程度。

钢铁企业必须要配备工业循环水的冷却处理装置设备，循环冷却水的大型处理装置设备在频繁操作使用的状态下，系统结构的表面部位就会遭受较为严重的化学药剂侵蚀损坏。

冷却水使升温冷水流过冷却设备使水温回降，用泵送回生产设备再次使用，称循环冷却水系统。

水在循环的过种中常常会出现一系列的问题，从而影响冷却水系统的正常运行。

冷却水循环后遇到什么问题？腐蚀：冷却水在循环使用中，水在冷却塔内和空气充分接触，使水中的溶解氧得到补充,所以循环水中溶解氧总是饱和的,水中溶解氧是造成金属电化学腐蚀的主要原因,这是冷却水循环后易带来的问题之一。

结垢：水在运行中蒸发（尤其是在冷却塔的环境中），使循环水中含盐量逐渐增加，加上水中二氧化碳在塔中解析逸散，使水中碳酸钙或其它盐类在传热面上结垢析出的倾向增加，这是问题之二。

生物污垢：冷却水和空气接触，吸收了空气中大量的灰尘、泥沙、微生物及其孢子，使系统的污泥增加；冷却塔内的光照、适宜的温度、充足的氧和养分都有利于细菌和藻类的生长，从而使系统粘泥增加，在换热器内沉积下来，造成了粘泥的危害，这是水循环使用后易带来的问题之三。

电化学循环水处理技术是将待处理水进入电化学循环水设备后，在阴极区附近，发生电化学反应，阴极区产生大量的OH-，使该区域形成强碱性环境，溶解在水中的少量CO2与OH-结合，生产CO32-，易结垢的离子与OH-及CO32-反应，预先结垢，附着在反应室内壁上。

设备自带的自清洗系统可定期地将设备内壁产生的水垢刮除。

电化学循环水处理设备利用电化学原理将水中的成垢离子以水垢的形式预先析出，从而防止了水垢在循环水系统中生成，同时产生的强氧化物质起到杀菌灭藻及延缓腐蚀的效果，一次性解决了工业循环水结垢、菌藻滋生及腐蚀三大问题，具有良好的使用效果。

电化学循环水处理设备运行过程中可不断地去除循环水中的成垢离子，降低循环水的硬度，提高循环水系统运行浓缩倍数，降低排污水量和补充水量。

常州沛德水处理设备有限公司成立于2004年，专注于循环水物理法水质优化处理的解决方案并研发生产了物理法除垢、杀菌、灭藻、缓蚀设备以及循环水处理的过滤设备，定压补水，真空气设备等相关设备，先后申报数十项专利，是知名的循环水系统物理法除垢、杀菌、灭藻、过滤解决方案的供应商，沛德先后已为秦山核电、红沿河核电、万达广场、可口可乐、雪花啤酒、等多家企业提供水垢解决方案及服务。

冷却循环水处理方案1.物理处理方法物理处理方法主要是通过物理手段去除循环冷却水中的颗粒物、悬浮物和悬浮杂质。

常用的物理处理方法有：（1）过滤：采用砂滤器、多介质滤器或超滤器等进行过滤，去除颗粒和悬浮物。

（2）沉淀：通过沉淀池，将悬浮物和悬浮物质沉淀，再通过污泥泵或底泥泵将其排除。

（3）脱气：通过脱气器将系统中的氧气和二氧化碳排除，减少腐蚀和细菌滋生的可能。

2.化学处理方法化学处理方法主要是通过添加化学药剂来调节循环冷却水的pH值、控制水垢和腐蚀，提高循环冷却水的稳定性和耐腐蚀性。

（1）碱性调整：在循环冷却水中加入氢氧化钠或石灰进行碱性调整，以控制水的酸碱度。

（2）阻垢剂：添加阻垢剂可以控制水垢的生成，减少设备的结垢和堵塞。

（3）缓蚀剂：通过添加缓蚀剂来减少金属腐蚀的速度，延长设备使用寿命。

3.生物处理方法生物处理方法主要是利用微生物对冷却循环水中的有机物进行分解和降解，减少水中的污染物。

（1）生物过滤器：利用微生物在过滤介质上生长繁殖，分解有机物和构筑微生物群落，去除COD、BOD等有机物。

（2）生物添加剂：通过添加含有特定细菌或酶的生物添加剂，加速有机物的降解和去除。

二、冷却循环水处理设备1.滤清器滤清器是冷却循环水处理中常用的设备之一，可按照过滤介质的不同分为砂滤器、多介质滤器和超滤器等。

（1）砂滤器：通过对水进行过滤，去除颗粒和悬浮物，常用于冷却塔进水前的预处理。

（2）多介质滤器：采用多种过滤介质，如石英砂、石英砾石、磁性颗粒等，能去除更小的颗粒和悬浮物。

（3）超滤器：采用高分子微孔膜进行过滤，能有效去除水中的胶体、微生物和有机物。

2.脱气器脱气器是用于去除冷却循环水中的氧气和二氧化碳的设备，既可以是物理脱气，也可以是化学脱气。

（1）空气式脱气器：通过将水与空气接触，气体从水中脱出，从而减少水中的氧气和二氧化碳含量。

（2）化学脱气器：利用化学药剂与水中的氧气和二氧化碳发生反应，将其转化为不易溶于水的化合物，再通过过滤器或沉淀池将其去除。