浅谈电化学设备在钢铁企业循环冷却水处理中的运用
2021-06-23刘上月磨冠龙
刘上月 磨冠龙
（广西柳钢环保股份有限公司，广西 柳州545002）
1 概述
钢铁冶金企业是用水大户，其中循环冷却水占企业总用水量的70%以上[1]，随着水资源短缺的日益加剧，水资源费、排污费等不断上调，钢铁企业将面临着生产成本不断增、能源消耗、环境保护等方面的挑战，走节水型发展道路已成为钢铁企业提高竞争力的必然选择。工业循环冷却水主要解决的主要问题是结垢、腐蚀这两个方面，当前钢铁企业处理的方式主要有化学药剂处理，常见药剂有缓蚀剂、阻垢剂、杀菌灭藻剂。而电化学设备处理法在欧美已经有了广泛的应用，电化学处理的过程主要是通过电场的作用以实现电解、氧化、还原、絮凝等物理和化学的作用[2]，具有化学药剂处理所能达到的防垢、杀菌、灭藻、缓蚀等效果，还可以除垢、溶垢、降低盐类离子浓度、控制浓缩倍数的增长、节水、无污染。是未来水处理的发展方向，是真正实现“零”排放的新技术。本文通过研究电化学设备在某钢铁企业循环冷却水处理中进行中试，验证电化学设备的阻垢、缓蚀、杀菌等效果，并与化学药剂处理方法进行对比。
2 试验内容
2.1 试验系统概述
本次试验的系统冷却塔类型为开放式。系统独立，无串漏现象，当前系统处理方式为化学药剂（缓蚀阻垢剂+氧化性及非氧化性杀菌剂）。系统的参数见表1。
表1 试验系统参数
2.2 试验设备（表2）。
表2 电化学设备参数
2.3 试验方法
在厂家技术指导下，在系统回水管处引出一支旁路，将加压泵、CEC-B204 电化学设备、控制电柜、集水池串联在一起运行。设备运行前期逐步减少药剂投加量，过渡期为10 天。过渡期过后正式停止投加缓蚀阻垢剂、杀菌灭藻剂。监测pH、浊度、总硬度、钙硬、氯离子、电导率、黏液形成菌等指标，同时试验期间分别于现场三个不同的位置悬挂碳钢挂片，监测其腐蚀率。试验期间除了正常的过滤器反洗外，尽可能不排水。
3 试验结果与讨论
3.1 水质数据分析
每个工作日对常规理化水质指标进行监测，通过统计试验前期和试验中期的监测数据平均值进行比较分析（表3）。
表3 监测数据
电化学设备理想的工作原理是吸附水中的离子，在阴阳极板形成水垢，从而降低水中的硬度，缓解结垢的趋势，同时氯离子电解转换成游离氯，起到杀菌的作用，起到缓蚀的效果，从而减少排水，提高系统系统浓缩倍数。但CEC B204 半自动电化学处理设在系统运行过程，在节水方面，浓缩倍数上升幅度较小，试验前期，系统浓缩倍数都以达到了6 以上，设备运行后，浓缩倍数为7 以上。根据循环水浓缩倍数和补充水、排污水量的关系，当浓缩倍数在3 以上时，排水能力基本上稳定，降低变化的幅度较小；在水质指标方面，硬度、氯离子、电导率等指标，随着浓缩倍数的升高，不断上升，没有降低。水中异养菌菌数，试验前期检测结果为4.9×105个/mL，试验期间检测结果为5.2×105个/mL，（限值为5.0×105个/mL），达不到工业循环冷却水水质要求，体现了设备处理效果不理想，磁场能力较弱等问题造成的，结垢和腐蚀双重增加。
3.2 腐蚀率测定
表4 为试验期间，在系统不同位置同一时间内分别悬挂碳钢挂片，结果全部超标。图1 为挂片悬挂1 周，期间表观现象，腐蚀效果很严重。为了避免因水流、压力等现场环境条件不一样造成腐蚀率无代表性，通过做药剂处理前和电化学设备处理中静态挂片试验，进行比较，确保腐蚀率的准确性。结果见表5。
表4 试验期间系统碳钢挂片腐蚀率
表5 静态试验系统水质碳钢挂片腐蚀率
图1 挂片悬挂1 周期间表观现象
系统投加药剂处理时，静态挂片试验碳钢腐蚀率均合格，但电化学处理时，静态挂片试验碳钢腐蚀率均超标。
3.3 设备试验过程中产生的其它问题
3.3.1 设备产生的水垢，清理的难度及工作量较大，形成的水垢难铲出，清理一次需要1 人/天的时间，同时阳极板易被刮烂。
3.3.2 设备故障率较高，根据车间班组现场的反馈和现场了解，设备陆续运行至今，出现了电柜过烧、漏水、设备阳极板穿裂等问题，同时厂家售后维修力量不足。以上原因，从而导致试验的时间较短，试验时间常被冲断，计划试验半年缩短到了一个月，难以判断电化学设备处理的长期处理效果。
3.3.3 设备实际处理量较小，目前进水压力只能承受1 公斤/cm2的压力，之前进水量稍大时，设备门缝出现大面漏水。
4 结论
CEC B204 半自动电化学处理设备在该系统进行试验时，达不到阻垢、缓蚀、杀菌灭藻的效果，同时在节水方面比较不出一个理想的状态。钢铁企业冷却水的循环水量是非常巨大的，对电化学设备处理能力、材质、电场要求都比较高，下一步，还需寻求技术能力强，产品过硬、服务质量优秀的厂家，共同在高硬度、高盐分的系统中不断探索，随着日后环保逐渐严格和电化学技术创新的提升，节能减排是对钢铁企业循环水水处理发展的要求，而未来将是电化学和化学药剂相结合的水处理方式。
