电子水处理技术在电厂循环水处理中的应用

2015-03-18崔迪

中国高新技术企业 2015年6期

摘要：作为一种新型的水处理技术，电子水处理技术具有良好的防垢除垢功效，并广泛运用于各种工业行业和民用行业。电子水处理技术是一种极具发展前途的水处理和净化技术，其在电厂循环水处理中的运用，具有良好的环保效益和经济效益。

关键词：电子水处理技术；防垢除垢；电厂循环水处理；经济效益；环保效益文献标识码：A

中图分类号：TM621 文章编号：1009-2374（2015）06-0070-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0462电子水处理技术最早是由美国国家宇航局研制的于20世纪70年代之后发展起来的新型水处理技术，并被广泛运用于工业及民用循环系统的供水处理中，有着良好的除垢防垢和杀菌防腐功效，在很大程度上起到较好的节能环保效果。本文就针对电子水处理技术的技术原理以及当前电厂循环水的主要问题进行分析，探讨电子水处理技术在电厂循环水处理中的运用。

1 电厂循环水需要处理的主要问题

循环水作为电厂用水中的用水大项，是经过水泵送往冷却系统，在换热后重新送往冷却塔进行冷却，从而循环使用。在整个系统运行过程中，由于受到浓缩倍数的影响，循环水中的各种无机离子和有机物质浓缩、pH值以及悬浮物的数量增多，循环水处理中需要解决的问题主要表现在以下三个方面：

1.1 防垢

在电厂循环水系统中，碳酸氢钠的浓度会随着水热力蒸发作用相应增加，在浓度达到饱和状况之后或者传热表面水温升高时，会产生碳酸盐沉积，就是我们所说的水垢，造成设备导热性能变差。系统运用过程中产生的大量水垢不仅大大降低了换热器的传热功效，严重情况下还会造成换热器的堵塞，给系统运行带来一定的阻力，最终造成水泵和冷却塔的工作效率大打折扣。

1.2 防腐

由于循环水系统中所使用的各项设备大多都是由金属制造，其在长时间使用过程中，由于冷却水中的溶解作用而产生化学腐蚀以及各种微生物引起的腐蚀等，会造成设备管壁腐蚀穿孔，形成渗漏。

1.3 微生物

循环水中的养分浓缩以及在水温和日照作用下，各种细菌分泌的黏液较容易使水中漂浮的灰尘和化学沉淀物黏附在一起，从而形成积附在传热表面的黏泥或者软垢，给微生物的滋生提供了条件。同时，黏泥在传热表面上的积附会造成腐蚀作用，导致水量减少、水处理效率变低，严重时还可能造成管道堵塞，需要进行停产以便对其进行清洗。

2 电子水处理技术的原理

在以往的电厂循环水处理当中，各种化学处理方法所带来的药剂投资较大，且容易使设备管道腐蚀以及造成环境二次污染问题。新型的循环水处理技术针对以上问题做出了相对的改进，具有投资小并且处理方法简单、处理成果有效等优点，其物理处理原理和化学处理原理如下：

2.1 物理原理

电厂循环水在流经电子处理器时，在处理器产生的低压微电流电厂作用力下，水中所溶解的离子及极性水分子会发生定向的移动，水分子中的电子被激发并由低能轨道转移到高能轨道，从而损失其电能位，通过改变离子的相互聚集状态和水合程度，最终达到阻垢作用。其阻垢机理主要有以下两种：

2.1.1 在常温作用下，有效地增加了水的溶解能力，减少产生的结晶现象，并通过把离子和胶体颗粒等稳定在水溶液中，达到水质稳定的效果。

2.1.2 在高温作用下对水中晶核进行处理，加速水中的各种积垢聚集，并使其沉于水底。对于已经形成的水垢来说，通过水中含有的大量电子，对水垢分子产生破坏作用，使其从设备器壁上脱落，直至溶解、

消失。

2.2 化学原理

电子水处理器阴阳两极之间的低压直流电场，会引发相对应的电极反应。阴极附近的pH值由于反应中所产生的OH-呈现上升趋势，碳酸根离子会相应增加，而钙镁等离子在静电引力的作用下，聚集在阴极区附近并与碳酸根离子和氢氧根离子发生相应的化学反应，从而生成沉淀物，对抑制水垢的形成，起到了较好的效果。在化学反应作用下析出的水垢能被高速水流带走或者是通过相应的去除设施进行去除。

3 电子水处理技术在循环水处理中运用的技术方案和处理机理

3.1 处理技术方案

3.1.1 设备运行原理。电子水处理的主要处理设备由电子元件组成，电子元件产生的各种电信号在电极高频电波的作用下，能改变水分子的排列方式，最终使其结构发生变化。同时，在高频电场作用下，经过处理的水在浓缩受热时所产生的碳酸钙会失去结晶能力，不会在管壁表面产生积附或者形成絮状沉淀，能起到良好的防垢目的。

3.1.2 设备安装。水处理设备在安装过程中应注意以下三个方面：首先，由于电子处理装置所处理过的水体稳定性存在着一定的时效，所以在机组运行过程中应相应地保持电子水处理装置的运行连续性；其次，在机组停止运转之后，如果汽轮机后缸温度较高，则应在循环水完全停止后，对凝汽器内的存水做出排放处理；最后，设备的使用初期，应采取电子水处理和化学处理同时进行的方式，确保对循环水的处理充分性，从而保证设备安全。除此之外，在任何情况下都应保证电子水处理装置是在通水的情况下通电运行，避免电极损坏。

3.2 处理机理

3.2.1 阻垢除垢。电子水处理技术在电厂循环水处理中的阻垢除垢处理机理是通过常温作用下的水溶解能力的增加和高温作用下的晶核处理两种，此种阻垢机理与高压静电阻垢技术和电磁阻垢技术在阻垢机理上具有一定的相似性。

3.2.2 杀菌灭菌。电子水处理技术的杀菌灭菌机理相对较为复杂，是在不同种物理原理、化学原理及生物原理等多种作用机制下共同形成的反应，其主要依靠活性氯作用、活性自由基作用、电极表面吸附作用等原理，达到杀菌效果。当水体中的藻类细胞在处于微电流作用下时，电场会在藻类细胞两侧产生穿透膜位差，在膜位差达到一定程度后，对其细胞膜结构以及其他大分子物质造成结构破坏，起到杀菌灭藻作用。

3.2.3 设备防腐。在电解作用下，电子水处理装置处理后的水体具有大量的活性成分，能使积附在管壁表面的氧化铁转化为四氧化三铁，作用后的四氧化三铁膜具有较强的紧密性，可以达到良好的防腐效果。与此同时，微生物的滋长也得到了较为有效的控制。

4 存在的问题及改进方向

4.1 问题与不足

电子水处理技术在电场循环水处理中的应用虽然取得了一定的成效，但是其在运用过程中也暴露出来了一定的问题：

4.1.1 对于设备硬件的监测缺乏有效的手段，在对于凝汽器的检查时，通常需要在其停止运行的情况下并打开人孔门进行，不利于设备机组的工作连续性。

4.1.2 由于电子水处理装置在电路设计中存在的相应问题，致使在设备安装现场和使用过程中较为容易产生灰尘及进水或者线路损坏的问题，最终可能会导致部分电子设备故障。

4.1.3 当前对于电子水处理设备水处理的理论尚不健全，大多数数据只是依靠模拟实验得出。在运用过程中，没有做出有针对性的设计试验，同时也存在着一定的设备兼容性问题。

4.2 改进方向

4.2.1 加强对除垢机理以及杀菌灭藻机理的进一步研究，以便能更好地对实际水处理实践运用进行相应的机理指导。

4.2.2 加速新型高效设备以及具有稳定性的金属阳极的研制，从而降低能耗，减少水处理的成本。

4.2.3 在对电力水处理装置的设计上，应对其供电方式、点参数的选择以及反应器设置质量等进行综合考虑。

参考文献