电化学-循环水处理

循环水主要化工原料原理和作用

循环水处理

循环水处理是用物理的或化学的方法，使循环水既不产生结垢，也不发生腐蚀，同时去

除循环水中悬浮杂质，杀灭循环水中微生物，以保持整个循环水系统正常运行。

A、阻垢处理

针对水垢形成的原因，在循环水处理工艺中，一方面通过排污或补加低硬度水降低成垢

离子的浓度，使其保持在允许的浓度范围内以避免结垢。另一方面，通过投加阻垢剂，破坏

结垢离子的结晶长大而达到阻垢的目的。

B、缓蚀处理

在循环水系统中，主要是通过投加缓蚀剂在金属表面形成一层致密的保护膜以阻止电化

学反应发生的方法来控制腐蚀，系统开工初期都要投加高浓度的缓蚀剂进行预膜，正常运行

后按要求连续投加进行补膜。

C、污垢、微生物的控制

循环水中悬浮物，浊度物质可通过旁滤处理进行去除，微生物可通过投加杀菌剂来得到

控制，一般要求是两种以上的杀菌剂混合使用。

1.2.3 全自动无阀滤器工作原理：

含有一定浊度的循环热水通过高位进水分配槽由进水管经挡板进入滤料层，自上而下的

过滤，过滤后的水由连通渠进入水箱并从出水管排出净化水。由于滤层不断截留进水中的悬

浮物，滤层的水头损失逐渐增加，使得虹吸上升管水位上升，当水位上升进入虹吸辅助管内

的水射器时，由于水力作用将虹吸管内的空气带走，形成负压。当负压到达设计值时，便发

生虹吸现象，此时水箱中的水自下而上地反洗滤层，使吸附在滤料上的悬浮物被清洗而得以

“再生”。由于不断反洗滤层，水箱中水位下降至规定值时，虹吸作用被破坏，反洗结束，

过滤装置又重新开始工作。

主要化工原料原理和作用

1.2.4.1缓蚀、阻垢剂

缓蚀剂又叫腐蚀抑制剂。凡是添加到腐蚀介质中能干扰腐蚀电化学作用，阻止或降低金

属腐蚀速度的一类物质都称为缓蚀剂。其作用均是通过在金属表面上形成保护膜来防腐蚀的。

阻垢剂是能够控制产生水垢和污泥的水处理药剂。常将阻垢剂与缓蚀剂共同称为循环冷

却水的水质稳定剂，或缓蚀阻垢剂。

聚磷酸盐是传统的、广泛应用的缓蚀剂，同时具有阻垢作用。聚合磷酸盐结构通式为：

自动除垢的高效电化学水质稳定装置在循环水处理系统中的应用

（河钢集团有限公司战略研究院）

摘要传统的药剂投加法和简易的电化学处理循环水系统存在加药费用高、排放废水、污染环境、处理结垢难等问题，本研究通过采用高效电极电化学方法耦合了自动刮垢、自动排垢及在线自动水质调节、远程监控等技术进行了设计和试验验证。对比了药剂投加法和普通电化学法、自动除垢的高效电化学法的工艺特点，介绍了自动除垢的高效电化学法循环水技术的工作原理。结合河钢集团石钢鑫跃焦化循环水处理系统实际应用情况，确定了自动除垢的高效电化学法的最经济方案。运行结果表明，采用自动除垢的高效电化学法处理循环水，不需投加化学药剂；处理后的循环水，水质可达到工业循环冷却水处理设计规范要求；自动削刮除垢，集中排渣效果好且省工省力不污染环境；经济效益和社会环境效益明显。

关键词循环水，电化学，药剂投加，缓蚀，自动除垢，杀菌，节水，环保

钢铁、煤化工等企业循环水量占企业总用水量的75-80%。循环水系统主要是用于设备的间接或直接冷却，为实现用水的节约，基本采用动力循环水泵，通过开式或闭式冷却塔内置散热器和外置冷却风扇进行冷却降温，并能达到最终将循环水冷却的目的。实现冷却水的循环利用，可大大提高水的使用效率，但在使用过程中，因循环水中盐类等的沉淀、浓缩、结垢等严重影响了换热效率，甚至导致管路堵塞、设备腐蚀，而影响产品的收率及质量下降，更甚至导致生产事故而造成停产或人生伤亡。当前冷却循环水系统中基本采用投加药剂，以使逐渐累积的离子呈分散状态;种类繁多的药剂使冷却循环水水质日趋复杂，能耗及水的损耗逐渐增加；药剂的成本和人工投加的成本居高不下。在当前建设资源节约型社会的要求下，对冷却循环水系统的节水要求日益严格，而传统的化学药剂法很难达到这样的目的。河钢集团石钢鑫跃焦化有限公司（以下简称石焦）循环水处理系统原采用传统的药剂投加法稳定水质，在生产中存在加药费用贵、运行成本高、排放废水中含有机磷化物对环境造成污染的缺点[1]。为此河北用邦环保公司与河钢集团于2020年联合申报了《基于电化学的工业循环冷却水节水技术研发与应用》市级重点研发计划项目，针对石钢鑫跃焦化在循环水系统进行了研发、生产及试验，取得了良好的设计和验证效果，也为该单位带来了较好的经济和社会效益。

发电厂循环水处理的必要性及措施

火力发电厂，循环冷却系统的运行方式分为两种：

（1）开放式

（2）半开放式。

开放式系统没有冷却设备，只有冷却水泵，适用于靠近江、河、水库等水源充足的电厂，在整个过程中，对水质处理工作较少。一般发电厂受地理条件限制，多使用半开式循环，冷却水经凝汽器换热后，通过自然通风冷却塔淋至水池降温后循环使用，在此过程中，需采用物理和化学方法进行处理，保证水质在合格范围。

1 循环水处理的必要性

循环水作为机组的冷却介质，负责供给凝汽器、冷油器、空冷器等重要设备的用水。如水质恶化，将导致设备管束结垢，换热效率降低，真空下降，严重时导致设备腐蚀、泄漏，直接影响汽水品质。

循环水质恶化危害： 1）降低热交换器的热传导效率；

2）水流量降低，管束堵塞；

3）垢下腐蚀；

4）机组能耗上升；

5）维护费用上升。

循环水处理需解决的问题：

1）腐蚀问题

提高冷却水pH值，选用高效合成耐腐蚀材料，并加耐腐涂层。

2）结垢问题

控制冷却水中钙离子浓度，投加药剂。

3）微生物问题

投加杀菌剂，采用物理方法，减少阳光直射。

2 循环水处理中的重点

1）冷却水在循环使用中，不断蒸发、浓缩。Ca（HCO3）2受热分解生成难溶CaCO3，即碳酸盐水垢。循环水处理应防止磷酸盐硬度浓缩，防止Ca（HCO3）2分解，维持极限运行中不结垢的极限碳酸盐硬度值（Ht）。

2）循环冷却水系统中，重碳酸盐是发生水垢附着的主要成份，其浓度随着蒸发浓缩而增加，在其以过饱和状态存在或换热后水温上升时，发生反应。

Ca（HCO3）2→CaCO3+CO2+H2O， CaCO3在换热器表面附着、沉积，形成水垢，水垢导热性能较差。 3）循环水在冷却塔喷淋过程中，溶入大量O2，水中O2以过饱和状态存在，金属表面与之长期接触，溶解氧加剧电化学腐蚀。

4）循环水在使用过程中的不断蒸发和浓缩，盐类物质不断增多，其中Cl-的不断浓缩，致使阳极腐蚀加剧，引起点蚀。

反渗透浓水用于循环水的处理方案

反渗透浓水是指在反渗透膜处理过程中被剔除的浓缩溶液，一般含有高浓度的难溶固体、溶解性高、毒性物质等。处理反渗透浓水的目标是减少环境影响、回收能量和物质，并降低处理成本。下面是一种用于处理循环水中的反渗透浓水的方案：

1.浓水处理前的预处理：

在处理反渗透浓水之前，预处理是非常重要的步骤。预处理可以包括物理、化学和生物处理等，以去除浓水中的悬浮物、胶体物、导致水质变差的物质和微生物等。

2.反渗透浓水的分离：

3.蒸发浓缩：

一种处理反渗透浓水的方法是将其蒸发浓缩。通过蒸发，水可以从浓缩溶液中蒸发出来，留下高浓度的溶质。这种方法适用于含有高浓度溶质的反渗透浓水。

4.结晶：

如果浓水中的溶质可以结晶，可以采用结晶的方法进一步处理反渗透浓水。通过溶剂蒸发或冷却，反渗透浓水中的溶质可以结晶成固体，从而实现浓缩和回收。

5.电化学处理：

6.离子交换：

7.循环利用：适当处理后的反渗透浓水可以循环利用于其他过程中。例如，可以将反渗透浓水用于冷却水循环系统中的补充水，以减少对淡水资源的需求。这种方法不仅可以节约水资源，还可以减少处理和排放成本。

总结起来，处理循环水中的反渗透浓水需要一系列的预处理和处理步骤，以减少对环境的影响并回收能量和物质。这些处理方法包括预处理、反渗透浓水的分离、蒸发浓缩、结晶、电化学处理、离子交换和循环利用。通过综合运用这些方法，可以有效地处理循环水中的反渗透浓水，实现环境友好型的循环水处理方案。

污水处理电化学处理技术

高级氧化技术普通针对难降解有机废水，如医药、化工、染料工业废水以及含有难处

理的有毒物质物质等。

第一节电化学处理技术

电化学氧化法主要用于有毒难生物降解有机废水的处理，电化学水处理技术的基本原

理是使污染物在电极上发生直接电化学反应或者间接电化学而得到转化，从而达到削减和去除污染物的目的。根据不同的氧化作用机理，可分为直接电解和间接电解。

直接电解是指污染物在电极上直接被氧化或者还原而从废水中去除今直接电解可分为

阳极过程和阴极过程。阳极过程就是污染物在阳极表面氧化而转化成毒性较小的物质或者易生物降解的物质，甚至发生有机物无机化，从而达到削减、去除污染物的目的。阴极过程就是污染物在阴极表面还原而得以去除，阴极过程主要用于卤代经的还原脱卤和重金属的回收，如卤代有机物的卤素通过阴极还原发生脱卤反应，从而可以提高有机物的可生化性。

直接电解过程伴有着氧气析出，氧的生成使氧化降解有机物的电流效率降低，能秏升

高，因此，阳极材料对电解的影响很大。

间接电解是指利用电化学产生的氧化还原物质作为反应剂或者催化剂，使污染物转化成

毒性小的物质。间接电解分为可逆过程和不可逆过程。可逆过程(媒介电化学氧化)是

指氧化还原物在电解过程中可电化学再生和循环使用。不可逆过程是指利用不可逆电化

学反应产生的物质，如具有强氧化性的氯酸盐、次氯酸盐、 H202 和 O2 等氧化有机物的

过程，还可以利用电化学反应产生强氧化性的中间体，包括溶剂化电子、 HO、H02/02 等

自由基。

1) 电化学方法既可以单独使用，又可以与其他处理方法结合使用，如作为前处理方法，

可以提高废水的生物降解性；

2) 普通电化学处理工艺只能针对特定的废水，处理规模小，且处理效率不高；

3)有的电化学水处理工艺需消耗电能，运行成本大。

电化学反应器按反应器的工作方式分类可分为：间歇式、置换流式和连续搅拌箱式电

电化学处理技术在水处理方面的应用

水是人类生存不可或缺的资源，但是由于人类的活动，水污染问题日益严重。为了解决这个问题，科学家们不断研究新的水处理技术。其中，电化学处理技术越来越受到重视。本文将详细介绍电化学处理技术在水处理方面的应用。

1. 电化学处理技术的基本原理

电化学处理技术是利用电化学反应来处理水中的有机物和无机物，将其转化为无害的物质。电化学处理技术的基本原理是运用外加电源将电子通过水体中的两个电极输送，在中间与水中污染物发生反应，实现水质净化。电化学处理的主要参数有电极材料、电钝化电位和电解负载。其中，电极材料的选择是影响电化学处理效果的主要因素。

2. 电化学处理技术的优点

电化学处理技术具有以下优点：

（1）无需添加其他化学物质，避免二次污染。

（2）操作简单，设备成本低。

（3）对于难降解的有机物具有较好的处理效果。

（4）处理后的废水可直接排放，经济效益显著。

3. 电化学处理技术在水处理中的应用

（1）电化学氧化处理技术

电化学氧化处理技术利用电解的作用，在阳极上产生的次氯酸盐、高价态氧含Mn等氧化物能够氧化废水中的有机物和无机物，达到废水处理的目的。这种技术适用于处理含有有机物和汞、铜、镉等重金属离子的废水。电化学氧化处理技术可将废水中的COD去除率提高到70%-90%。（2）电解还原法

电解还原法是将两个电极放入污染水体中，通过对电极施加电压，使其中一电极产生氢气，另一电极产生氧气。产生的氢气与水中的氧化物发生反应，可将有机物的COD降低70%-90%。该方法适用于处理含有高浓度COD的废水，能降低处理成本，增加设备利用率，减少化学药品用量。

（3）电化学沉淀池技术

电化学沉淀池技术是利用电解产生的金属离子，被沉淀或吸附在阳极表面，从而实现水中难以沉淀的颗粒性污染物的去除。该技术适用于处理污水中的氟化物、硝酸盐、偏重度金属等难降解有害物质，使污水中的TDS和硬度等指标达到国家排放标准。

试论电化学水处理技术特点及应用

摘要：随着现代工业生产的快速发展，导致工业生产污水排放总量也在急剧增加。在很多工业生产排放污水不仅污染物浓度含量较高，而且还具有较强的毒性，很多污水中的污染物难以实现降解，对整个生态环境造成了严重影响。在目前水处理领域生物法污水处理技术由于具有处理效率高、实际应用成本低等多种优点得到了非常广泛的应用。但是生物处理技术针对一些含有芳香烃衍生物的污染物进行处理的过程中效果并不明显。而电化学水处理技术作为一种高级的氧化技术在国内外的水处理领域受到了广泛关注。

关键词：水处理领域；生物法；污水处理技术；电化学水处理技术

1 电化学水处理技术分析

1.1 电凝聚法水处理技术

电凝聚水处理技术通常情况下也被称为电气浮法，主要是通过在可溶性阳极上施加外部电压，由此来产生阳离子体，而阳离子与水中的胶体污染物能够产生凝聚效应，而在外部电源的阴极会产生一定量的氢气，利用氢气在水中的上浮作用将絮凝体携带到水体表面如此就实现了污染物与水体的分离净化。电凝聚水处理技术积极应用过程中，通常情况下都使用铝或者铁作为阳极，但是，该方法在实际应用过程中会消耗大量的电能以及金属材料，导致其在水处理领域不能使得到推广应用。而随着各种新材料的出现，相信该技术也能够在水处理领域发挥出巨大的作用。

1.2 电化学氧化法处理技术

电化学氧化法水处理技术主要应用的是电磁效应能有效改变水体中的有机污染物官能团活性，从而使着水体中一些具有电化学活性的有机污染物官能团结构以及化学性质发生改变。在一些特定的条件下，电化学氧化法处理技术甚至能够有效降低水体中有机污染物的毒性，由此就进一步提升了有机污染物的生物可降解性[1]。

1.3 电沉积水处理技术

根据相关化学原理可以知道，在电解溶液中通常情况下都存在不同的金属离子，从而导致整个电解溶液内部出现电势差，而这些金属离子可以充分利用自由态和的组合态在溶解性金属在阴极析出。电沉积水处理技术充分利用这种原理将污水中的金属离子实现了无害化的回收，具有较强的绿色环保性。该方法在实际应用过程中必须要选择合理的电势。因此，在实际应用电沉积法进行水处理的过程中必须要对电解槽的结构进行合理设计。针对水体中污染物的不同以及实际的生产状况来合理的选择电解槽，这样就能有效提升水处理效果。

电化学水处理技术原理

- 1 - 电化学水处理技术原理

电化学水处理技术是一种利用电化学方法对水进行处理的技术。其原理是利用电解过程中产生的氧化还原反应和电化学反应，通过电极、电解质和电流等控制手段来实现水中杂质的去除、水质的改善等目的。

电化学水处理技术可以分为阳极氧化、阴极还原、电沉积、电吸附、电解消毒等几种类型。其中，阳极氧化是指将电流引入水中，使得水中的有机物、无机物等发生氧化反应，从而去除水中的污染物。阴极还原则是利用电流还原剂还原水中的污染物，从而去除水中的有害物质。

电沉积技术则是通过电流的作用，将水中杂质聚集在电极上，并利用电解质的作用使其形成沉淀，从而实现水中杂质的去除。电吸附技术则是利用电极上的特殊吸附层，吸附水中的杂质，从而改善水质。电解消毒技术则是利用电流的作用，使得水中的细菌、病毒等微生物遭到破坏，从而实现消毒的目的。

总之，电化学水处理技术是一种高效、环保的水处理方法，它可以广泛应用于饮用水、废水处理、海水淡化等领域，具有广阔的应用前景和巨大的经济效益。

循环水处理整体解决方案

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循环水处理整体解决方案

一. 循环冷却水系统概况

二. 问题概述

循环冷却水系统日常运行面临的问题：2.1 设备结垢，阻碍传热，增加能耗，降低生产负荷结垢：是指水中溶解或悬浮的无机物，由于种种原因，而沉积在金属表面。

冷却水中富含碳酸氢钙等不稳定盐类，在换热管壁受热，即转变为碳酸钙等致密硬垢，规则沉积在管壁，其传热效率仅为碳钢的1%左右，也就是在换热管壁如果沉积0.5mm厚的硬垢，就相当于换热管壁厚增加了50mm，严重阻碍传热的正常进行，能耗增加，从而对生产负荷构成极大影响，甚至停车。

2.2 滋生粘泥软垢，阻碍传热；加速设备腐蚀，特别是发生点蚀事故阻碍传热：微生物繁殖、代产生的黏液（象胶水一样具有很强黏性），与循环水中的悬浮物（补充水进入、冷却塔抽风冷却水洗涤空气灰尘进入）和微生物尸体等交织-

黏附在一起，随水流黏附在设备壁面，不久就会形成一层滑腻的垢层，即所谓的表面疏松多孔的软垢。附着在换热管壁的软垢，是热的不良导体（导热系数很小，只有不锈钢材的百分之一），因此会造成换热效果明显下降，影响生产负荷。

发生点蚀：软垢层疏松多孔，为氧气的渗入形成良好通道，在循环水这个大的电导池中（富含盐），形成无数个小浓差电池，每个小电池就是一个点发生电化学反应，从而加速设备点蚀现象的发生，久之即发生纵深腐蚀穿孔事故。

2.3 设备腐蚀，缩短使用寿命腐蚀：是指通过化学或电化学反应使金属被消耗破坏的现象。

在循环水系统中，主要以溶解氧化学或电化学腐蚀为主，这种腐蚀除了会造成系统的水冷设备损坏或使用寿命减少外，还会由于腐蚀造成水冷器穿孔，从而引起工艺介质泄漏造成计划外的停车事故等，另外由于腐蚀会产生锈镏，会引起换热效率下降或管线堵塞等危害。

电化学处理技术(EST)在循环水处理系统中的应用

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电化学处理技术（EST）在循环水处理系统中的应用

作者：邢云卓

来源：《科学家》2015年第09期

摘要作为一种兼具杀菌、灭藻、阻垢、缓蚀功能的新型水处理技术，电化学水处理技术近些年来在循环水处理系统中的应用日趋广泛。基于EST的电解水处理系统较传统化学药剂处理技术而言，具有显著的优势，能够显著提高浓缩倍数，实现节能与节水，并能够在节能节水、化学性质、浓缩倍率、腐蚀结垢、微生物等方面实现科学控制，真正实现节能环保的目的，且较传统化学药剂处理技术而言，采用该方式对循环水水质进行控制具有显著优势。

关键词电化学水；循环水处理；微生物控制；

中图分类号 TQ0 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2015）09-0045-02

为了更好地提升循环水处理的循环效率，减少用水指标，传统方法通常需投入化学药剂，以便维持水质，提升循环水处理的浓缩倍数，但是，应注意的是由于冷却水的持续循环利用，会导致设备、管道表面附着大量沉积物，滋生大量微生物，管道腐蚀等问题，因而对于水质管理的要求也越来越高。

1 电化学水处理技术（EST）

1）电化学水处理技术的原理。该技术借助于带电电极的表面，对水中带点粒子进行吸附，从而实现水中溶解盐、带电物等于电极表面充分富集，达到净化或淡化水的目的。待净化水由一端源源不断地流入阴、阳电极所形成的通道中，并由另一端出来。待净化水于阴、阳电极间流动过程中，会受电场等的作用，因而水中所存在的带电粒子将朝着带着相反电荷的电极处进行迁移，并为该电极大量吸附，在不同电极表面充分富集与浓缩，确保水中所含的溶解盐、胶体、带电物浓度逐步降低，继而达到了水的净化与除盐过程。就水溶液而言，若将其两极施加相应的电压，则将会电流成功流过，并于两极之间发生电解或电离反应等。借助于电化学法，在阳极会发生相应的氧化反应，并生成H202、03等一系列强氧化物，并实现了水的除菌与灭藻，在水电解时，水中所存在的诸如Ca2+、Mg2+等正离子由于受到电场的作用而发生迁移，并被电极表面所吸附、浓缩。利用该方法能够有效除去水中易成垢离子，显著降低水硬度，实现对浓缩倍数的有效控制。