靜電水處理技術(shù)在工業(yè)循環(huán)冷卻水處理中的應(yīng)用

潘 姣 鄭 偉 張名超

(東北制藥集團(tuán)股份有限公司，遼寧 沈陽 110027)

靜電水處理技術(shù)在工業(yè)循環(huán)冷卻水處理中的應(yīng)用

潘 姣 鄭 偉 張名超

(東北制藥集團(tuán)股份有限公司，遼寧 沈陽 110027)

闡述了工業(yè)循環(huán)冷卻水水質(zhì)污染危害，介紹了靜電水處理技術(shù)的應(yīng)用原理、特點(diǎn)及優(yōu)越性，并通過靜電水處理器在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中安裝使用的實(shí)例，論述了其使用效果。

靜電水處理技術(shù)；工業(yè)循環(huán)冷卻水；應(yīng)用實(shí)例

0 引言

工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是醫(yī)藥、化工、制冷、食品等行業(yè)中常見系統(tǒng)。在實(shí)際運(yùn)行中，由于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)具有的特殊生態(tài)環(huán)境，導(dǎo)致微生物很容易在其中大量繁殖，滋生各種菌類、藻類及黏泥，造成水質(zhì)污染，使設(shè)備傳熱效率降低，誘導(dǎo)金屬腐蝕，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成管路堵塞，給生產(chǎn)帶來影響。

為保證水質(zhì)，傳統(tǒng)的方法除了定期置換新鮮水外，主要是向水中投加化學(xué)殺菌劑、緩蝕阻垢劑。但這種方法耗資大、操作管理麻煩，并且極易造成環(huán)境污染；另一方面，水體中的微生物很容易產(chǎn)生抗藥性，使殺菌率下降，達(dá)不到預(yù)期效果。

近年來，人們開發(fā)了一些物理方法進(jìn)行冷卻水處理，其中以靜電水處理和電子水處理較為成功。它們通過電化學(xué)作用使水分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而達(dá)到阻垢、除垢、殺菌、滅藻、緩蝕的作用，具有使用簡(jiǎn)便、效果顯著、性能穩(wěn)定、使用期長(zhǎng)、無二次污染、成本低、無需維護(hù)等特點(diǎn)，正逐步取代傳統(tǒng)的化學(xué)藥劑法而應(yīng)用于工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)。

1 靜電水處理技術(shù)

靜電水處理法又稱高壓靜電法。它的核心部分是一臺(tái)靜電水處理器，通過在循環(huán)水中形成一個(gè)高壓的靜電場(chǎng)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行處理。

1.1 工作原理

由于水分子具有極性，在高壓靜電場(chǎng)的作用下，水分子將定向地按正極、負(fù)極的順序呈鏈狀整齊排列，溶解在水中的鹽類正、負(fù)離子周圍被數(shù)個(gè)偶極水分子包圍，使之不能自由活動(dòng)，從而阻止了鈣、鎂離子在金屬管壁表面沉積，形成水垢(圖1)。

圖1 靜電水處理器防垢原理示意圖

在強(qiáng)靜電場(chǎng)的作用下，水分子的偶極矩增大，它與鹽類的正、負(fù)離子的水合作用和水合能力也就隨之增大，其結(jié)果是加大了水垢的溶解度；同時(shí)靜電場(chǎng)破壞水垢分子間的電子結(jié)合力，促進(jìn)了硬垢疏松，使已產(chǎn)生的水垢逐漸剖蝕、脫落。

在高壓靜電作用下，水中將產(chǎn)生一定的活性氧，如O2-、OH-、H2O2等，可以抑制、殺滅水中的菌藻；水中的菌群經(jīng)高壓靜電場(chǎng)作用，生理代謝受到改變和影響，這就阻止了細(xì)菌生長(zhǎng)，達(dá)到了殺菌的目的。

另外，產(chǎn)生的活性氧可在系統(tǒng)中各設(shè)備的金屬表面產(chǎn)生具有保護(hù)作用的“氧化被膜”，達(dá)到防腐蝕的目的；同時(shí)活性氧O2-的生成使溶解氧減少，而H2O2的生成使CO2減少、pH值升高，削弱了腐蝕的影響程度，因此減輕了腐蝕。

1.2 特點(diǎn)及優(yōu)越性

(1) 既可防(水)垢除(水)垢，又可殺菌滅藻；

(2) 效果好；

(3) 節(jié)省長(zhǎng)期加藥藥費(fèi)、冷卻器清洗費(fèi)、人工費(fèi)、備件費(fèi)等，運(yùn)行費(fèi)用低；

(4) 操作簡(jiǎn)易，只需排污維護(hù)，管理方便；

(5) 設(shè)備經(jīng)久耐用；

(6) 對(duì)設(shè)備和管道有緩腐蝕作用，提高設(shè)備運(yùn)行周期，延長(zhǎng)系統(tǒng)使用壽命；

(7) 不會(huì)在水中產(chǎn)生化學(xué)物質(zhì)，符合環(huán)保要求。

2 在工業(yè)循環(huán)冷卻水中應(yīng)用實(shí)例

本公司的氨冷凍循環(huán)冷卻水系統(tǒng)原依靠投加少量化學(xué)藥劑來維持水質(zhì)穩(wěn)定，但效果較差，又增加了水中化學(xué)污染物含量，后改造采用靜電水處理法，應(yīng)用離子棒水處理器處理循環(huán)水(圖2)。應(yīng)用結(jié)果表明，在工業(yè)循環(huán)水處理中，靜電水處理技術(shù)比之化學(xué)水處理在運(yùn)行成本、操作管理、環(huán)境保護(hù)等方面均具有優(yōu)越性，值得推廣。

圖2 靜電水處理法系統(tǒng)流程示意圖

2.1 效果對(duì)比

改造前后水質(zhì)指標(biāo)對(duì)比如表1所示。

表1 改造前后水質(zhì)指標(biāo)對(duì)比

改造前：

(1) 每年3—8月，菌藻生長(zhǎng)最快，造成涼水塔填料嚴(yán)重堵塞，達(dá)不到?jīng)鏊禍啬康模黄让磕旮鼡Q一次填料；

(2) 冷凍機(jī)立式冷凝器水管嚴(yán)重結(jié)垢，冷卻效果不好，造成冷凍機(jī)排氣壓力高，只有卸載開車，嚴(yán)重影響制冷效果，電耗增加；

(3) 為了保證正常開車，每周人工刷洗立冷2～3次。

改造后：

(1) 在6月清洗冷凍機(jī)立冷后，安裝離子棒，經(jīng)過7、8兩個(gè)高溫月份的使用，現(xiàn)場(chǎng)觀察，冷凍機(jī)立冷水管干凈、無垢，與高壓清洗后的情況相比無明顯變化，涼水塔原有結(jié)垢部分脫落；

(2) 涼水效果提高，冷凍機(jī)排氣壓力由1.4 MPa降至1.2 MPa以下，平均提高制冷能力20%以上；

(3) 使用離子棒期間沒有進(jìn)行人工清洗；

(4) 提高了有機(jī)溶媒回收率。

2.2 效益分析

(1) 節(jié)省化學(xué)藥劑費(fèi)用，每年80 000元以上；

(2) 減少?zèng)鏊盍细鼡Q費(fèi)用，每年8 000元；

(3) 提高制冷能力20%以上，年節(jié)省動(dòng)力費(fèi)近50 000元；

(4) 涼水效果好，提高有機(jī)溶媒回收率。

2.3 幾點(diǎn)說明

(1) 靜電水處理器處理效果會(huì)因循環(huán)水硬度的增加而降低，為保證處理效果，循環(huán)水系統(tǒng)必須配有排污裝置，定期排污、增加補(bǔ)水。

(2) 經(jīng)靜電處理法處理后的水，其防垢、除垢作用能維持一定的有效時(shí)間，然后逐步失效。為最大限度利用其有效性，安裝位置應(yīng)盡量靠近需要防垢、除垢的管段和對(duì)水質(zhì)要求最高的設(shè)備處，如冷凍機(jī)立冷；或者采用局部小循環(huán)，以增加處理水防垢、除垢的有效時(shí)間。

3 結(jié)語

靜電水處理技術(shù)是當(dāng)今水處理技術(shù)領(lǐng)域的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，對(duì)工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的防垢、除垢、殺菌、滅菌和緩蝕效果顯著。其運(yùn)行費(fèi)用比投加化學(xué)藥劑顯著減少，無需維護(hù)，管理方便，且避免了藥劑對(duì)環(huán)境的污染，是一種簡(jiǎn)便高效的非化學(xué)方法。因此，靜電水處理器在醫(yī)藥、化工、電力等行業(yè)的循環(huán)冷卻水處理中有著很好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，將會(huì)得到越來越廣泛的研究和應(yīng)用。

[1]董金錩，董振強(qiáng)，胡洪偉，等.靜電殺菌滅藻技術(shù)在廣場(chǎng)噴泉水處理中的應(yīng)用[J].給水排水，2002(9)

[2]周本省.循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中控制水垢的物理方法[J].化工機(jī)械，1999(4)

[3]尚玉波.高頻高能水處理器技術(shù)在管線防垢除垢中的應(yīng)用[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2011(12)

2014-05-22

潘姣(1988—)，女，遼寧撫順人，助理工程師，研究方向：熱能動(dòng)力。