DN80循環(huán)水EST電解水處理器：*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(bǔ)充自來水。水中對(duì)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>

       DN80循環(huán)水EST電解水處理器： 按照我國(guó)有關(guān)規(guī)范，冷凍水要求補(bǔ)充軟化水。 而對(duì)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(hù)性結(jié)垢 層，其腐蝕性增強(qiáng)，從而加重了腐蝕穿孔現(xiàn)象。這 個(gè)規(guī)范要求是否合理，有關(guān)部門正在論證。

 同時(shí)冷卻塔又是微生物和藻類滋生的場(chǎng)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(jìn)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(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)也縮短了設(shè) 備的使用壽命。 

 1 冷卻循環(huán)水系統(tǒng)中存在的問題及危害

1.1 水垢問題 懸浮物和生物膜及水垢混合在一起，在熱交換 器列管表面形成沉積物，從而降低了冷凝器的熱交換效率。研究表面，1mm 水垢就能造成空調(diào)機(jī)組效 率下降 45%。

熱交換器上 0.25mm 厚的污垢或者結(jié)垢層，將 降低熱交換效率，增加能耗 10%。下式可以用來計(jì) 算一個(gè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)一年的能耗成本：

冷卻系統(tǒng)噸位×噸水電耗×負(fù)載系數(shù)×每年 工作時(shí)間×每度電成本=每年能耗成本

 例如，400 冷噸×0.65kw/冷噸×0.7 負(fù)載系數(shù) ×2500 小時(shí)/年×0.6 元/kwh=27.3 萬元/年

如果熱交換器上的污垢厚度為 0.25mm，運(yùn)行 一年的電費(fèi)將增加 2.73 萬元。

而且，冷卻系統(tǒng)本身產(chǎn)生顆粒物，例如腐蝕產(chǎn) 物、無機(jī)物沉淀（鐵的氧化物、硬度鹽類等等）、 微生物宿主、有機(jī)化合物的聚集體和其它的物質(zhì)， 會(huì)加速腐蝕和腐蝕物的形成。

 1.2 生物粘泥 今天每一個(gè)冷卻塔系統(tǒng)都會(huì)考慮不斷增長(zhǎng)的 生物粘泥問題。ASHRAE 導(dǎo)則 12-2000 中說道，冷 卻塔系統(tǒng)基本的處理建議是控制和防治生物粘 泥，而且指出控制生物粘泥的zui簡(jiǎn)單的成功方法是 保持系統(tǒng)清潔。ASHRAE2000 年 9 月號(hào)（44-49 頁(yè)） 中這樣寫道，“生物粘泥增長(zhǎng)加劇的適宜條件包括 溫度 77-108 華氏度，結(jié)垢問題存在，有沉淀物和生 物膜…通常情況下，在多種復(fù)雜的微生物群落中滋 生猖獗，因?yàn)樗麄冃枰獜闹車h(huán)境中獲得養(yǎng)分和保 護(hù)。”顯而易見，維持低含量的懸浮顆粒濃度，就 減少了生物粘泥生長(zhǎng)的空間和養(yǎng)分。同時(shí)需要合適 的殺生程序提高生物粘泥的控制效率。

生物粘泥導(dǎo)致的熱交換損失甚至大于無機(jī)水 垢造成的熱交換損失。美國(guó) CTI（冷卻塔技術(shù)研究 所）的報(bào)告顯示，生物膜（粘泥）的熱傳導(dǎo)率只有 碳酸鈣垢的 1/5。

     1.3 腐蝕問題 一種局部的腐蝕，通常發(fā)生在儲(chǔ)罐和輸水系統(tǒng) 中，有高活性的局部陽(yáng)極電位引起的。 腐蝕是離 子濃度不對(duì)等或者氧濃度差異所致。 經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在 高溫區(qū)、晶格缺陷處、切削部位、表面劃痕或裂紋 處。 點(diǎn)蝕是金屬損壞的zui常見因素。 一個(gè)穿孔能 夠毀掉一臺(tái)關(guān)鍵的熱交換器，從而能夠?qū)е抡麄€(gè)工 廠停產(chǎn)。 

厭氧菌會(huì)在生物膜深處氧稀缺的地方繁殖。一 些細(xì)菌能夠夠代謝不銹鋼中的碳、一些細(xì)菌能夠生 成、硫酸或者有機(jī)酸，從而加速腐蝕。細(xì)菌菌 群下面潮濕的表面氧的消耗，會(huì)導(dǎo)致形成“微分通 風(fēng)電池”，從而引起電流腐蝕。水系統(tǒng)中超過 70% 的腐蝕是由微生物加速或者導(dǎo)致的。微生物，象細(xì) 菌，在所有腐蝕方面比以前認(rèn)為的作用更大。

 1.4 軍團(tuán)菌問題 軍團(tuán)菌普遍存在于有水的環(huán)境中，軍團(tuán)菌本身 存活能力不強(qiáng)，冷凍與加熱均能殺死該菌。它的存 活、繁殖溫度條件為 20－58℃（佳 35－46℃）。為了防治冷卻塔傳播軍團(tuán)菌，許多或以疾病防 治中心名義，或以冷卻水協(xié)會(huì)的名義發(fā)布了“冷卻 塔防治軍團(tuán)菌守則（或指南）”。他們的共同點(diǎn)就是 要消除軍團(tuán)菌賴以生長(zhǎng)的污垢、沉渣與粘泥，要求 每年（每季節(jié)）清洗填料，系統(tǒng)用化學(xué)殺菌。對(duì)于 疑有軍團(tuán)病發(fā)生的情況，則要求加強(qiáng)清洗殺菌工 作。由于清洗冷卻塔及循環(huán)系統(tǒng)十分繁瑣，費(fèi)時(shí)費(fèi) 工。檢測(cè)軍團(tuán)菌的方法還不夠靈敏、精確，所以至 今沒有一個(gè)國(guó)家對(duì)冷卻塔作出強(qiáng)制性操作規(guī)范。美 國(guó)和新加坡等則制定了冷卻塔軍團(tuán)菌指導(dǎo)性文件。

 冷卻塔與空調(diào)系統(tǒng)是否有利于預(yù)防軍團(tuán)菌與 設(shè)備設(shè)計(jì)關(guān)系密切，一些不宜于機(jī)械清洗填料的冷 卻塔應(yīng)予以改造或更換。適宜于冷卻塔殺菌的季銨 鹽、唑啉酮類殺菌對(duì)于殺滅軍團(tuán)菌已被證實(shí)無效。 清理軍團(tuán)菌滋生的場(chǎng)所是防治軍團(tuán)菌的關(guān)鍵。

2 冷卻循環(huán)水常用的處理方法

 2.1 結(jié)垢控制 – 添加阻垢劑

冷卻循環(huán)水系統(tǒng)中通常會(huì)沉積幾種不同的水 垢，從而迫使要采取幾種不同的控制方法：沉積抑 制劑控制目的是增溶劑預(yù)防水垢析出，也是晶體修 飾劑改變沉積物的自然狀態(tài)而不會(huì)粘附在系統(tǒng)內(nèi) 表面。分散劑和表面活性劑是荷電分子，它們吸附 懸浮固體顆粒，使它們相互排斥，使固體顆粒保持 在較小的顆粒狀態(tài)。酸、磷酸鹽和水溶性聚合物是 典型的無機(jī)垢抑制劑，冷卻水中的鈣硬度較高時(shí)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(shí)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(gè)電化學(xué)過程，腐蝕就是金屬?gòu)年?yáng)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(yáng)離 子緩蝕劑則是減少可接觸的陽(yáng)極表面面積。有時(shí)候 同時(shí)需要這兩種類型的緩蝕劑來抑制腐蝕。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(jī)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(gè)腐蝕的電化學(xué)過 程，達(dá)到控制腐蝕的目的。

2.3 微生物控制 – 添加殺菌滅藻劑 氧根自由基(OH•)、雙氧水(H2O2)和次氯酸鹽 （漂白劑，OCl- ）、以及(Cl2)都是氧化劑，它們 能夠殺死微生物。這幾種化合物中， zui容易，也zui安全。一般用 13%溶液來 破壞微生物。雙氧水是液體狀態(tài)，皮膚接觸后容易 引起燒傷。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(qiáng)氧化劑。 典型的微生物抑制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(jī)物，例如季銨鹽、 甲醛、有機(jī)硫化物、溴基有機(jī)物等等。注：四氨基 化合物，與其說是殺菌劑，不如說是 抑菌劑（比 如，抑制微生物滋生，但是沒有殺死微生物）。表 面活性劑也幫助殺菌劑減少生物膜。也可以通過電 解水本身產(chǎn)生上述氧化性殺菌物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)微生物控 制。

 2.4 添加化學(xué)藥劑處理*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(guó)冷卻塔研究所（CTI）建議交替使 用溴和氯來控制軍團(tuán)菌。這種處理技術(shù)對(duì)于*空 調(diào)系統(tǒng)來說，主要存在的問題有（1）*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(bǔ)加水水質(zhì)波動(dòng)及時(shí) 調(diào)整，不能使得藥劑發(fā)揮到佳水平；（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(fèi)；（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(fù)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(duì)水中的硬度、重金屬、懸浮物、膠體、 細(xì)菌、藻類、色度、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zui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(huì)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(duì)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(diǎn):

• 電解是在外部電流作用下一個(gè)電子導(dǎo)體 （特種金屬制成的電極）和一個(gè)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(gè)氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分 別進(jìn)行的環(huán)境。

 • 電解過程可以控制和測(cè)量，從而可以精確 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 殺死細(xì)菌，然后回到冷卻塔中。通過精確的分析測(cè) 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(shí)際的化學(xué)反應(yīng)，區(qū) 別于任何一種其他的機(jī)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(jī)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(shí)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(shí)，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(gè)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(yáng)極）pH 區(qū)域，維持了 EST 之外的一個(gè)事實(shí)的 消毒環(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(hù)層，從 而保護(hù)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(shí)，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(shí)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(yáng)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

 2Cl-(aq) → Cl2(g) + 2e-

 臭氧 O2 + 2HO- – 2e- → O3(g) + H2O

 自由基 OH- – e- → OH0

* 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(bǔ)充水。而且在整個(gè)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(jiǎn)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(huì)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*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(dòng)刮垢和排污。清洗周期和清洗 時(shí)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(cè)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*步，進(jìn)、出口閥門關(guān)閉，EST 底部 的排污閥門打開。在活塞的推動(dòng)下在反應(yīng)室內(nèi) 自上而下運(yùn)動(dòng)，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(shí)候，進(jìn) 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，回到反應(yīng)室的頂部，出水 閥門打開，EST 重新工作。