中電解水處理器

      央空調(diào)系統(tǒng)通過冷凍水循環(huán)、制冷劑循環(huán)和冷卻水循環(huán)，不斷將建筑物內(nèi)的熱量傳遞到自然界中，而獲得舒適的空間環(huán)境（圖1）。冷卻水x系統(tǒng)多為開放式系統(tǒng)，冷卻水通過在冷卻塔中蒸發(fā)飄逸到大氣中而將熱量散發(fā)到周圍環(huán)境中。

 中央空調(diào)水系統(tǒng)的用水通常分為兩類，即未經(jīng)過任何處理的自來水和軟化水。由于冷卻水用水量大，一般都補充自來水。水中對設(shè)備產(chǎn)生影響的主要因素為硬度、堿度、微生物、pH值、Cl-、氧含量等。自來水因地區(qū)不同而水質(zhì)變化較大，在水的循環(huán)過程中，硬度和堿度不斷被濃縮，是造成結(jié)垢的主要因素，而Cl-、低pH、溶解氧、生物粘泥是造成腐蝕的罪魁禍?zhǔn)住?/span>      

按照我國有關(guān)規(guī)范，冷凍水要求補充軟化水。而對于軟化水而言，失去了結(jié)垢性離子Ca2+、Mg2+等，沒有結(jié)垢問題，同樣設(shè)備也失去了保護性結(jié)垢層，其腐蝕性增強，從而加重了腐蝕穿孔現(xiàn)象。這個規(guī)范要求是否合理，有關(guān)部門正在論證。

 同時冷卻塔又是微生物和藻類滋生的場所，合適的溫度、充分的氧氣和養(yǎng)分、充足的日照，過度滋生的微生物進入循環(huán)水系統(tǒng)，造成系統(tǒng)堵塞和腐蝕，不僅增加了額外的運行費用，同時也縮短了設(shè)備的使用壽命。

 卻水中的鈣硬度較高時結(jié)垢控制尤其關(guān)鍵。

 另外的方法就是將過飽和的沉積物從水中取出一部分，這樣就防止了沉積物的析出而實現(xiàn)阻垢的目的。比如部分軟化的方法或者電解除垢的方法。

2.2腐蝕控制–添加緩蝕劑腐蝕是一個電化學(xué)過程，腐蝕就是金屬從陽極電位向陰極電位的電子轉(zhuǎn)移過程中發(fā)生的氧化。陰離子緩蝕劑減少陰極金屬表面的可接觸面積，陽離子緩蝕劑則是減少可接觸的陽極表面面積。有時候同時需要這兩種類型的緩蝕劑來腐蝕。磷酸鹽、鋅鹽、鉬酸鹽和聚合硅酸鹽是低碳鋼的緩蝕劑，而有機氮基復(fù)合物（偶氮化合物）則是銅質(zhì)材料的緩蝕劑。

 或者是通過水中礦物質(zhì)的特性，控制碳酸鈣處于過飽和的平衡狀態(tài)，讓少量的碳酸鈣晶體析出在設(shè)備和管道內(nèi)表面，從而中斷這個腐蝕的電化學(xué)過程，達到控制腐蝕的目的。

2.3微生物控制–添加滅藻劑氧根自由基(OH?)、雙氧水(H2O2)和次氯酸鹽（漂白劑，OCl-）、以及氯氣(Cl2)都是氧化劑，它們能夠殺死微生物。這幾種化合物中，次氯酸鈉處置最容易，也更。一般用13%次氯酸*鈉溶液來破壞微生物。雙氧水是液體狀態(tài)，皮膚接觸后容易引起。臭氧、雙氧水和氫氧根自由基也可以用來控制微生物滋生。所有這些物質(zhì)都是強氧化劑。典型的微生物化合物包括氯和溴化合物，或者臭氧，也包括幾種有毒性的有機物，例如季銨鹽、甲醛、有機硫化物、溴基有機物等等。注：四氨基化合物，與其說是劑，不如說是抑菌劑（比如，微生物滋生，但是沒有殺死微生物）。表面活性劑也幫助劑減少生物膜。也可以通過電解水本身產(chǎn)生上述氧化性物質(zhì)，實現(xiàn)微生物控制。

 2.4添加化學(xué)藥劑處理中央空調(diào)冷卻水存在的問題傳統(tǒng)的化學(xué)藥劑處理，就是使用標(biāo)準(zhǔn)的阻垢劑和緩蝕劑，交互使用兩種非氧化性殺生劑來控制微生物污染。美國冷卻塔研究所（CTI）建議交替使用溴和氯來控制軍團菌。這種處理技術(shù)對于中央空調(diào)系統(tǒng)來說，主要存在的問題有（1）中央空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)通常比較小，一般沒有專業(yè)的水處理工程師來管理，添加藥劑不能根據(jù)補加水水質(zhì)波動及時調(diào)整，不能使得藥劑發(fā)揮到水平；（2）持續(xù)的剩余鹵素的存在，導(dǎo)致管板上形成許多腐蝕結(jié)節(jié)；（3）在北方高硬度水質(zhì)地區(qū)，使用化學(xué)藥劑處理技術(shù)，冷卻水濃縮倍率一般較低，造成大量新鮮水浪費；（4）化學(xué)藥劑排入市政污水管網(wǎng)系統(tǒng)，造成市政污水處理系統(tǒng)負荷增加。

 3冷卻循環(huán)水電解水處理技術(shù)

3.1電化學(xué)水處理方法

 電化學(xué)水處理方法是以電化學(xué)的基本原理為基礎(chǔ)，利用電極反應(yīng)及其相關(guān)過程，通過直接和間接的氧化還原、凝聚絮凝、吸附降解和協(xié)同轉(zhuǎn)化等綜合作用，對水中的硬度、重金屬、懸浮物、膠體、、藻類、色度、硝酸鹽等污染物有效去除。由于電化學(xué)無需向水中投加藥劑、水質(zhì)凈化效率高、無二次污染、使用方便、易于控制，在工業(yè)水處理、生活污水處理和回用、飲用水凈化等方面，表現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>

 水（H2O）是最基本的電解質(zhì)，液態(tài)的水可以發(fā)生電離反應(yīng)生成H+和OH-：

在直流電流的作用于下，兩極會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這種過程稱之為電解。電解是將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的過程。電解水處理過程中所發(fā)生的化學(xué)變化與水中的化學(xué)組成、物質(zhì)濃度、電極材料等因素密切相關(guān)，兩極上析出物質(zhì)的量和通過的電量成正比。

 在水處理中，針對具有不同化學(xué)組成的水質(zhì)條件，通過改變不同的電極材料、電極布置方式、反應(yīng)室結(jié)構(gòu)、電極作用過程和催化氧化還原措施等，可以獲得不同的電解凈水效果。

 電解水處理的特點:

?電解是在外部電流作用下一個電子導(dǎo)體（特種金屬制成的電極）和一個離子導(dǎo)體（水中的電解質(zhì)）之間發(fā)生的系列化學(xué)反應(yīng)。

 ?電解制造了一個氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別進行的環(huán)境。

 ?電解過程可以控制和測量，從而可以預(yù)知處理后水的水質(zhì)。

 ?不用任何化學(xué)藥劑，因此沒有任何污染。

 ?環(huán)境友好。

 ?處理效果不隨被處理水的條件或組成而發(fā)生變化。

 ?被批準(zhǔn)用于飲用水的處理。

 3.2 EST工作原理

 EST通過旁流處理的方式，取一定比例的冷卻循環(huán)水流過EST反應(yīng)室，以便拿掉適當(dāng)?shù)牡V物質(zhì)和殺死，然后回到冷卻塔中。通過的分析測試，通過EST的結(jié)垢礦物質(zhì)含量得到了可以看得見的降低。在EST中發(fā)生的這種實際的化學(xué)反應(yīng)，區(qū)別于任何一種其他的機械式和電磁式的處理方式。

 通過電解，水中的礦物質(zhì)在EST反應(yīng)室內(nèi)壁上沉淀出來并通過機械裝置去除，這就是EST的工作原理。反應(yīng)室中維持一定的工作電流。結(jié)果是，在陰極（反應(yīng)室內(nèi)壁）附近形成高濃度的氫氧根，這種升高的pH環(huán)境（pH大約為13），讓易結(jié)垢的礦物質(zhì)預(yù)先結(jié)垢，并從水中析出。實際上，陰極附近局部的高氫氧根濃度形成的化學(xué)環(huán)境，和用石灰處理形成的冷石灰軟化環(huán)境類似。冷石灰軟化處理主要用來給水去除鈣、鎂和硅。

 與此同時，電流也將一小部分的氯離子轉(zhuǎn)化成游離氯，部分氫氧根氧化成微量臭氧。這兩個產(chǎn)物提供了殺生效應(yīng)，結(jié)合安培電流及局部高的和低的（陽極）pH區(qū)域，維持了EST之外的一個事實的環(huán)境。

根據(jù)水蒸發(fā)濃縮過程中帶來的水中碳酸鈣飽和指數(shù)（LSI）的變化，將碳酸鈣控制在過飽和狀態(tài)，在管道和設(shè)備內(nèi)壁形成很薄的一層保護層，從而保護管道和設(shè)備不和冷卻水中的溶解氧接觸，防止腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。同時，EST可以除掉冷卻水中的鐵、銅離子以及其他重金屬離子，隨排垢時一起排出冷卻循環(huán)系統(tǒng)之外，而這些離子是加速腐蝕的罪魁禍?zhǔn)住?/span>

 在反應(yīng)室內(nèi)壁（陰極）附近發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)有：

2H2O (l) + 2e- → H2 (氣) + 2OH- (aq)

堿性溶液中發(fā)生的反應(yīng)（陰極附近）

 CO2(aq)+ OH- (aq) → HCO3 - (aq)

HCO3 - (aq) + OH- (aq) → CO3 2-(aq) + H20(液)

Ca2+(aq)鈣離子可能形成

氫氧化鈣: Ca(OH)2(垢)

 碳酸鈣: CaCO3(垢)

 陽極附近發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有：

 生成氧氣

4HO- → O2(g) + 2H20 + 4e-

游離氯Cl- – e- → Cl0

 氯氣2Cl-(aq) → Cl2(g) + 2e-

 臭氧O2 + 2HO- – 2e- → O3(g) + H2O

 自由基OH- – e- → OH0

過氧化氫2H2O – 2 e- → H2O2 + 2H+

氧自由基2H2O – 2e- → O0 + 2 H+

EST把部分水垢以固體形式在EST內(nèi)部預(yù)先析出排出冷卻系統(tǒng)之外，冷卻水的濃縮倍率可以做的更高，從而節(jié)約大量的新鮮補充水。而且在整個電解水處理過程中，無須添加任何化學(xué)藥劑，EST刮垢和清洗的排放水除了水垢和固體雜質(zhì)之外，沒有任何危害成分，因此簡單沉淀后可以用于景觀綠化或者清洗用水。當(dāng)然也就不會向水體排放任何污染物了，節(jié)省大量的化學(xué)藥劑。因此，EST技術(shù)成為以色列環(huán)保部推薦的冷卻水和高硬度水處理的綠色水處理技術(shù)。

3.3 EST工作過程

EST周期性自動刮垢和排污。清洗周期和清洗時間取決于每天要去除的礦物質(zhì)以及從冷卻塔中排掉的水量，以維持冷卻塔中水系統(tǒng)的化學(xué)和微生物平衡。礦物質(zhì)平衡通過分析監(jiān)測冷卻水的化學(xué)性質(zhì)來決定，從而在PLC上可以設(shè)置每天需要清洗的次數(shù)。

清洗的第一步，進、出口閥門關(guān)閉，EST底部的排污閥門打開。刮刀在活塞的推動下在反應(yīng)室內(nèi)自上而下運動，刮掉內(nèi)壁軟的預(yù)先沉淀出來的水垢，并和沖洗水一起從底部排出。排污的時候，進水閥門打開，以便沖洗排放區(qū)域。大約90-120秒鐘后，排污閥門關(guān)閉，刮刀回到反應(yīng)室的頂部，出水閥門打開，EST重新工作。

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