循環水電化學殺菌除垢
Date:
2020-06-29
循環水治理作為一個重要的環保內容，和其他諸如化學污染治理、空氣污染治理、粉塵排放治理等環保課題一樣，已經成為當下十分迫切的任務，水質指標已經成為環保的強約束指標之一，水質治理是所有企業都必須面對的重要問題。
循環水治理作為一個重要的環保內容，和其他諸如化學污染治理、空氣污染治理、粉塵排放治理等環保課題一樣，已經成為當下十分迫切的任務，水質指標已經成為環保的強約束指標之一，水質治理是所有企業都必須面對的重要問題。
對于干法水泥生產線而言，余熱發電是每一條生產線的標準配置，而該余熱發電循環水用水量大，補水量和排污量都是全廠的重點環保對象。目前傳統的循環水處理手段一般都采用化學藥劑法，通過定期在水池中添加緩蝕阻垢劑、殺菌滅藻劑及粘泥剝離劑等控制水質，這種傳統化學水處理法一方面隨著環保治理要求越來越嚴格的前提下處理成本不斷升高，補水成本越來越高，排污難度不斷增大；另一方面則面臨管路結垢難以根除，換熱效率不斷下降的問題。所以，尋找一種便捷有效且能長期穩定經濟運行的循環水治理方案已經成了一個十分重要的課題。
針對上述情況，我司借鑒歐美水處理領域方面的先進技術和理念，深入調研國內市場需求，研究開發出行業領先的垢菌清系列水處理技術和設備。該設備不僅具有化學法循環水處理所能達到的防垢、殺菌、滅藻、緩蝕等性能外，還具有除垢、溶垢、降低鹽類離子濃度、控制濃縮倍數增長、降解有機物質、節水、節能、無污染等功能。該設備基于電化學中的電解理論和極性分子論原理，具備結構科學、技術先進、高效實用、穩定可靠、操作簡單等特點，可大幅降低循環水處理運行成本、可保持換熱設備的長期穩定運行、旁路安裝時設備一旦發生故障可快速切除（不影響生產）、長周期運行維護成本低等諸多優點。
針對水泥行業循環水處理的環保難題，璨堃公司推出的全新一代電化學除垢殺菌處理方案（垢菌清）可以完全替代目前傳統的化學藥劑處理方案。該方案簡述如下：為了穩定控制循環水水質，維持系統的離子平衡，采用垢菌清進行旁流處理，從循環水中去除部分結垢物質（主要是Ca2+、Mg2+和HCO3-），將水中現有的部分氯離子轉化為氯氣、次氯酸根等。在不加化學藥劑（緩蝕阻垢劑、殺菌滅藻劑及粘泥剝離劑）的情況下，不僅可以滿足循環水系統的離子平衡，還能夠緩解系統腐蝕和微生物污染問題，同時可以大量減少循環水補水、排放量，降低系統運行成本，保持和提升換熱設備的換熱效率，可謂是一舉多得。
垢菌清工作原理
1.1 基本原理
垢菌清的理論基礎是電化學領域的電解理論和極性分子論，在通電狀態下，直流電作用于正負極板（陰極板(-)和陽極板(+)）之間，水溶液中的正負離子向相反的極性板方向移動，發生電子得失反應，進而產生相應的化學（氧化還原）反應，形成特定的物質（包括碳酸鈣、氫氧化鎂等絮態易清除垢質、用于殺菌滅藻的各種氫氧根、雙氧水、次氯酸、游離氧，游離氯等），從而達到除垢緩蝕殺菌滅藻的目的。
垢菌清利用水垢預沉積和氯離子及氧離子的氧化產物，用于工業循環冷卻水、中央空調循環水、供水系統（飲用水、熱水系統）中，取代軟化樹脂或者化學藥劑解決結垢和微生物控制的問題。
冷卻水在垢菌清設備的反應室內，經過電化學作用發生下列反應：
1) 在陰極（反應室內壁）附近形成一個強堿性環境（PH高達13），使碳酸鈣從水中析出，與沉積的重金屬離子一起附著在內壁上；
2) 電流導致懸浮顆粒失穩，形成較大絮體沉淀下來；
3) 在陽極附近，氯離子被電解氧化生成游離氯或者次氯酸；
4) 在陽極附近同時生成氫氧根自由基、氧自由基、臭氧以及雙氧水，這些物質進一步強化了在反應室內和整個水系統的殺菌滅藻效果。
1.2 除垢原理
在電流的作用下水在陰極發生電解反應生成OH-，由陰極反應產生的OH-離子打破陰極附近溶液中堿度與硬度的平衡，溶液中的HCO3-離子轉化為CO32-離子，同時水中的Ca2+、Mg2+等成垢離子在靜電引力的作用下向陰極區遷移，分別生成CaCO3、Mg(OH)2沉淀析出。在電場的作用下，CaCO3在陰極板表面的結晶形式由堅硬的方解石結構轉變為較為疏松的文石型結構，更易于剝離去除。
運行前運行20天左右
安裝前裝約2周安裝2個月后
1.3 殺菌原理
1）陽極處發生氧化反應
氯離子轉化成氯氣，其氯氣在冷卻水中很快形成持續殺菌效果的次氯酸，次氯酸是一種極強的氧化殺生劑，可有效的殺死藻類和菌類，同時陽極又產生臭氧、氧自由基、羥基自由基和雙氧水，這一系列產物產生了殺菌效應，結合局部高PH值（陰極）和低PH值（陽極）區域，微生物和藻類在經過交替的強酸性環境和強堿性環境的過程中也難以維持生存。
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生成氧氣 |
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游離氯 |
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氯氣 |
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臭氧 |
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自由基OH0 OH- – e- |
2）可降低氯離子含量
在氯離子轉化成氯氣的過程中，部分氯氣會溢出循環水外，因此，可以適當的降低循環水中的氯離子的含量。
運行前運行2個月后
1.4 防腐蝕原理
管道內壁和水界面發生如下化學反應：
Fe2++2OH-→Fe(OH)2
2Fe(OH)2+H2O+1/2O2→2Fe(OH)3
2Fe(OH)3→3H2O+Fe2O3
在電場作用下，反應會繼續進行，生成一層致密的四氧化三鐵，阻止腐蝕的進一步進行，起到防腐作用。
3Fe2O3•nH2O+2e→2Fe3O4+1/2O2+3nH2O
生成的部分氯氣通過排氣閥排出水外，適當降低了氯離子的含量，減輕了氯離子腐蝕的危害，同時，控制L.S.I指數，使循環水處于微結垢狀態達到防腐作用。
總之，垢菌清設備正常投運后，能夠替代傳統化學藥劑法達到的水處理能力，同時降低了化學藥劑形成的二次污染、提升冷卻循環水設備的使用效率，是一種創新型的節能節水環保型循環水處理方法。
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