静电水处理技术在工业循环冷却水处理中的应用

潘 姣 郑 伟 张名超

(东北制药集团股份有限公司，辽宁 沈阳 110027)

静电水处理技术在工业循环冷却水处理中的应用

潘 姣 郑 伟 张名超

(东北制药集团股份有限公司，辽宁 沈阳 110027)

阐述了工业循环冷却水水质污染危害，介绍了静电水处理技术的应用原理、特点及优越性，并通过静电水处理器在循环冷却水系统中安装使用的实例，论述了其使用效果。

静电水处理技术；工业循环冷却水；应用实例

0 引言

工业循环冷却水系统是医药、化工、制冷、食品等行业中常见系统。在实际运行中，由于循环冷却水系统具有的特殊生态环境，导致微生物很容易在其中大量繁殖，滋生各种菌类、藻类及黏泥，造成水质污染，使设备传热效率降低，诱导金属腐蚀，严重时还会造成管路堵塞，给生产带来影响。

为保证水质，传统的方法除了定期置换新鲜水外，主要是向水中投加化学杀菌剂、缓蚀阻垢剂。但这种方法耗资大、操作管理麻烦，并且极易造成环境污染；另一方面，水体中的微生物很容易产生抗药性，使杀菌率下降，达不到预期效果。

近年来，人们开发了一些物理方法进行冷却水处理，其中以静电水处理和电子水处理较为成功。它们通过电化学作用使水分子结构发生变化，从而达到阻垢、除垢、杀菌、灭藻、缓蚀的作用，具有使用简便、效果显著、性能稳定、使用期长、无二次污染、成本低、无需维护等特点，正逐步取代传统的化学药剂法而应用于工业循环水系统。

1 静电水处理技术

静电水处理法又称高压静电法。它的核心部分是一台静电水处理器，通过在循环水中形成一个高压的静电场对水质进行处理。

1.1 工作原理

由于水分子具有极性，在高压静电场的作用下，水分子将定向地按正极、负极的顺序呈链状整齐排列，溶解在水中的盐类正、负离子周围被数个偶极水分子包围，使之不能自由活动，从而阻止了钙、镁离子在金属管壁表面沉积，形成水垢(图1)。

图1 静电水处理器防垢原理示意图

在强静电场的作用下，水分子的偶极矩增大，它与盐类的正、负离子的水合作用和水合能力也就随之增大，其结果是加大了水垢的溶解度；同时静电场破坏水垢分子间的电子结合力，促进了硬垢疏松，使已产生的水垢逐渐剖蚀、脱落。

在高压静电作用下，水中将产生一定的活性氧，如O2-、OH-、H2O2等，可以抑制、杀灭水中的菌藻；水中的菌群经高压静电场作用，生理代谢受到改变和影响，这就阻止了细菌生长，达到了杀菌的目的。

另外，产生的活性氧可在系统中各设备的金属表面产生具有保护作用的“氧化被膜”，达到防腐蚀的目的；同时活性氧O2-的生成使溶解氧减少，而H2O2的生成使CO2减少、pH值升高，削弱了腐蚀的影响程度，因此减轻了腐蚀。

1.2 特点及优越性

(1) 既可防(水)垢除(水)垢，又可杀菌灭藻；

(2) 效果好；

(3) 节省长期加药药费、冷却器清洗费、人工费、备件费等，运行费用低；

(4) 操作简易，只需排污维护，管理方便；

(5) 设备经久耐用；

(6) 对设备和管道有缓腐蚀作用，提高设备运行周期，延长系统使用寿命；

(7) 不会在水中产生化学物质，符合环保要求。

2 在工业循环冷却水中应用实例

本公司的氨冷冻循环冷却水系统原依靠投加少量化学药剂来维持水质稳定，但效果较差，又增加了水中化学污染物含量，后改造采用静电水处理法，应用离子棒水处理器处理循环水(图2)。应用结果表明，在工业循环水处理中，静电水处理技术比之化学水处理在运行成本、操作管理、环境保护等方面均具有优越性，值得推广。

图2 静电水处理法系统流程示意图

2.1 效果对比

改造前后水质指标对比如表1所示。

表1 改造前后水质指标对比

改造前：

(1) 每年3—8月，菌藻生长最快，造成凉水塔填料严重堵塞，达不到凉水降温目的，被迫每年更换一次填料；

(2) 冷冻机立式冷凝器水管严重结垢，冷却效果不好，造成冷冻机排气压力高，只有卸载开车，严重影响制冷效果，电耗增加；

(3) 为了保证正常开车，每周人工刷洗立冷2～3次。

改造后：

(1) 在6月清洗冷冻机立冷后，安装离子棒，经过7、8两个高温月份的使用，现场观察，冷冻机立冷水管干净、无垢，与高压清洗后的情况相比无明显变化，凉水塔原有结垢部分脱落；

(2) 凉水效果提高，冷冻机排气压力由1.4 MPa降至1.2 MPa以下，平均提高制冷能力20%以上；

(3) 使用离子棒期间没有进行人工清洗；

(4) 提高了有机溶媒回收率。

2.2 效益分析

(1) 节省化学药剂费用，每年80 000元以上；

(2) 减少凉水塔填料更换费用，每年8 000元；

(3) 提高制冷能力20%以上，年节省动力费近50 000元；

(4) 凉水效果好，提高有机溶媒回收率。

2.3 几点说明

(1) 静电水处理器处理效果会因循环水硬度的增加而降低，为保证处理效果，循环水系统必须配有排污装置，定期排污、增加补水。

(2) 经静电处理法处理后的水，其防垢、除垢作用能维持一定的有效时间，然后逐步失效。为最大限度利用其有效性，安装位置应尽量靠近需要防垢、除垢的管段和对水质要求最高的设备处，如冷冻机立冷；或者采用局部小循环，以增加处理水防垢、除垢的有效时间。

3 结语

静电水处理技术是当今水处理技术领域的一项先进技术，对工业循环水系统的防垢、除垢、杀菌、灭菌和缓蚀效果显著。其运行费用比投加化学药剂显著减少，无需维护，管理方便，且避免了药剂对环境的污染，是一种简便高效的非化学方法。因此，静电水处理器在医药、化工、电力等行业的循环冷却水处理中有着很好的经济效益和环境效益，将会得到越来越广泛的研究和应用。

[1]董金錩，董振强，胡洪伟，等.静电杀菌灭藻技术在广场喷泉水处理中的应用[J].给水排水，2002(9)

[2]周本省.循环冷却水系统中控制水垢的物理方法[J].化工机械，1999(4)

[3]尚玉波.高频高能水处理器技术在管线防垢除垢中的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2011(12)

2014-05-22

潘姣(1988—)，女，辽宁抚顺人，助理工程师，研究方向：热能动力。