个人资料整理 仅限学习使用
电解水处理技术在中央空调冷却循环水处理上的应用研究
章明歅
<银海洁<北京）水处理技术有限公司，北京 100101）
摘 要
美国科罗拉多纪念医院采用一种源自以色列的新型电解水处理器 关键词 冷却循环水 节水 电解水处理器 腐蚀 结垢 微生物 CASE STUDY ON ELECTROLYSIS TECHNOLOGY TO TREAT COOLING WATER OF A/C SYSTEM Zhang Mingyin Abstract A new electrolysis water treatment equipment (EST> from Israel assists Memorial Hospital in Colorado, USA successfully solves all problems in cooling system of A/C, where scale, corrosion, and microorganism are well controlled via EST. At the same time, 2,800M3 of fresh water is saved a year, no chemicals are used, then no pollutions are discharged into sewage system, and less maintenance and repair costs. This results show that a revolutionary technology of EST can replace chemicals to treat cooling water environment-friendly. More important is lots of fresh water is saved and enhanced public sanitation safety happened in cooling tower. Keywords cooling water saving water EST, corrosion scale microorganism 中央空调系统通过冷冻水循环、制冷剂循环和 冷却水循环，不断将建筑物内的热量传递到自然界 中，而获得舒适的空间环境<图 1）。冷却水 x 系统 垢 氧、生物粘泥是 的造成腐蚀的罪魁祸首。 按照我国有关规范，冷冻水要求补充软化水。 主 2+2+ 要而对于软化水而言，失去了结垢性离子 Ca、Mg 因 素 ， 而 C l - 、 低 p H 、 溶 解多为开放式系统，冷却水通过在冷却塔中蒸发飘逸 到大气中而将热量散发到周围环境中。 中央空调水系统的用水通常分为两类，即未经 过任何处理的自来水和软化水。由于冷却水用水量 大，一般都补充自来水。水中对设备产生影响的主 要因素为硬度、碱度、微生物、pH 值、Cl-、氧含 量等。自来水因地区不同而水质变化较大，在水的 循环过程中，硬度和碱度不断被浓缩，是造成结 个人资料整理 仅限学习使用 滋生 175 的 微 生 等，没有结垢问题，同样设备也失去了保护性结垢 物层，其腐蚀性增强，从而加重了腐蚀穿孔现象。这 进个规范要求是否合理，有关部门正在论证。 入 同时冷却塔又是微生物和藻类滋生的场所，合 循适的温度、充分的氧气和养分、充足的日照，过度 环 水系统，造成系统堵塞和腐 蚀，不仅增加了额外的运行费用，同时也缩短了设 备的使用寿命。 1冷却循环水系统中存在的问题及危害 1.1水垢问题 悬浮物和生物膜及水垢混合在一起，在热交换 器列管表面形成沉积物，从而降低了冷凝器的热交 个人资料整理 仅限学习使用 ? ? ? 换效率。研究表面，1mm 水垢就能造成空调机组效 率下降 45%。 ? ? 冷 凝 器生猖獗，因为他们需要从周围环境中获得养分和保 / 护。”显而易见，维持低含量的悬浮颗粒浓度，就 热 交减少了生物粘泥生长的空间和养分。同时需要合适 换 的杀生程序提高生物粘泥的控制效率。 器 冷却塔 制冷剂循环 生物粘泥导致的热交换损失甚至大于无机水 垢造成的热交换损失。美国 CTI<冷却塔技术研究 所）的报告显示，生物膜<粘泥）的热传导率只有 碳酸钙垢的 1/5。 蒸发器 冷冻水循 环 1.3腐蚀问题 一种局部的腐蚀，通常发生在储罐和输水系统 热交换器上 0.25mm 厚的污垢或者结垢层，将 中，有高活性的局部阳极电位引起的。 腐蚀是离 降低热交换效率，增加能耗 10%。下式可以用来计 子浓度不对等或者氧浓度差异所致。 经常发现在 高温区、晶格缺陷处、切削部位、表面划痕或裂纹 算一个冷却循环水系统一年的能耗成本： 处。 点蚀是金属损坏的最常见因素。 一个穿孔能 冷却系统吨位×\?4X水电耗×\?7X载系数×\?9X年 够毁掉一台关键的热交换器，从而能够导致整个工 工作时间×\?9X度电成本=每年能耗成本 例如，400 冷吨×0.65kw/冷吨×0.7 负载系数 厂停产。 厌氧菌会在生物膜深处氧稀缺的地方繁殖。一 ×2500 小时/年×0.6 元/kwh=27.3 万元/年 些细菌能够够代谢不锈钢中的碳、一些细菌能够生 如果热交换器上的污垢厚度为 0.25mm，运行 成硝酸、硫酸或者有机酸，从而加速腐蚀。细菌菌 一年的电费将增加 2.73 万元。 群下面潮湿的表面氧的消耗，会导致形成“微分通 而且，冷却系统本身产生颗粒物，例如腐蚀产 物、无机物沉淀<铁的氧化物、硬度盐类等等）、 风电池”，从而引起电流腐蚀。水系统中超过 70% 微生物宿主、有机化合物的聚集体和其它的物质， 的腐蚀是由微生物加速或者导致的。微生物，象细 菌，在所有腐蚀方面比以前认为的作用更大。 会加速腐蚀和腐蚀物的形成。 1.2生物粘泥 今天每一个冷却塔系统都会考虑不断增长的 生物粘泥问题。ASHRAE 导则 12-2000 中说道，冷 却塔系统最基本的处理建议是控制和防治生物粘 泥，而且指出控制生物粘泥的最简单的成功方法是 1.4军团菌问题 保持系统清洁。ASHRAE2000 年 9 月号<44-49 页） 中这样写道，“生物粘泥增长加剧的适宜条件包括 军团菌普遍存在于有水的环境中，军团菌本身 温度 77-108 华氏度，结垢问题存在，有沉淀物和生 存活能力不强，冷冻与加热均能杀死该菌。它的存 物膜…通常情况下，在多种复杂的微生物群落中滋 活、繁殖温度条件为 20－58℃<最佳 35－46℃）。 176 个人资料整理 仅限学习使用 177 为了防治冷却塔传播军团菌，许多国际或以疾病防 治中心名义，或以冷却水协会的名义发布了“冷却 塔防治军团菌守则<或指南）”。他们的共同点就是 要消除军团菌赖以生长的污垢、沉渣与粘泥，要求 每年<每季节）清洗填料，系统用化学杀菌。对于 于过饱和的平衡状态，让少量的碳酸钙晶体析出在 设备和管道内表面，从而中断这个腐蚀的电化学过 程，达到控制腐蚀的目的。 疑有军团病发生的情况，则要求加强清洗杀菌工 作。由于清洗冷却塔及循环系统十分繁琐，费时费 工。检测军团菌的方法还不够灵敏、精确，所以至 今没有一个国家对冷却塔作出强制性操作规范。美 国和新加坡等则制定了冷却塔军团菌指导性文件。 冷却塔与空调系统是否有利于预防军团菌与 设备设计关系密切，一些不宜于机械清洗填料的冷 却塔应予以改造或更换。适宜于冷却塔杀菌的季铵 盐、唑啉酮类杀菌对于杀灭军团菌已被证实无效。 清理军团菌滋生的场所是防治军团菌的关键。 2.3微生物控制 –添加杀菌灭藻剂 氧根自由基(OH?>、双氧水(H2O2>和次氯酸盐 <漂白剂，OCl-）、以及氯气(Cl2>都是氧化剂，它们 能够杀死微生物。这几种化合物中，次氯酸钠处置 最容易，也最安全。一般用 13% 次氯酸钠溶液来 破坏微生物。双氧水是液体状态，皮肤接触后容易 引起烧伤。臭氧、双氧水和氢氧根自由基也可以用 来控制微生物滋生。所有这些物质都是强氧化剂。 典型的微生物抑制化合物包括氯和溴化合物，或者 臭氧，也包括几种有毒性的有机物，例如季铵盐、 甲醛、有机硫化物、溴基有机物等等。注：四氨基 2冷却循环水常用的处理方法 化合物，与其说是杀菌剂，不如说是 抑菌剂<比 如，抑制微生物滋生，但是没有杀死微生物）。表 2.1结垢控制 –添加阻垢剂 面活性剂也帮助杀菌剂减少生物膜。也可以通过电 解水本身产生上述氧化性杀菌物质，实现微生物控 冷却循环水系统中通常会沉积几种不同的水 垢，从而迫使要采取几种不同的控制方法：沉积抑 制。 制剂控制目的是增溶剂预防水垢析出，也是晶体修 2.4添加化学药剂处理中央空调冷却水存在 饰剂改变沉积物的自然状态而不会粘附在系统内 表面。分散剂和表面活性剂是荷电分子，它们吸附 的问题 传统的化学药剂处理，就是使用标准的阻垢剂 悬浮固体颗粒，使它们相互排斥，使固体颗粒保持 在较小的颗粒状态。酸、磷酸盐和水溶性聚合物是 和缓蚀剂，交互使用两种非氧化性杀生剂来控制微 典型的无机垢抑制剂，冷却水中的钙硬度较高时结 生物污染。美国冷却塔研究所 用溴和氯来控制军团菌。这种处理技术对于中央空 垢控制尤其关键。 调系统来说，主要存在的问题有<1）中央空调循 另外的方法就是将过饱和的沉积物从水中取 出一部分，这样就防止了沉积物的析出而实现阻垢 环水系统通常比较小，一般没有专业的水处理工程 师来管理，添加药剂不能根据补加水水质波动及时 的目的。比如部分软化的方法或者电解除垢的方 调整，不能使得药剂发挥到最佳水平；<2）持续的 法。 剩余卤素的存在，导致管板上形成许多腐蚀结节； <3）在北方高硬度水质地区，使用化学药剂处理 2.2腐蚀控制 –添加缓蚀剂 技术，冷却水浓缩倍率一般较低，造成大量新鲜水 腐蚀是一个电化学过程，腐蚀就是金属从阳极 浪费；<4）化学药剂排入市政污水管网系统，造成 电位向阴极电位的电子转移过程中发生的氧化。阴 市政污水处理系统负荷增加。 离子缓蚀剂减少阴极金属表面的可接触面积，阳离 子缓蚀剂则是减少可接触的阳极表面面积。有时候 同时需要这两种类型的缓蚀剂来抑制腐蚀。磷酸 盐、锌盐、钼酸盐和聚合硅酸盐是低碳钢的缓蚀剂， 而有机氮基复合物<偶氮化合物）则是铜质材料的 缓蚀剂。 或者是通过水中矿物质的特性，控制碳酸钙处 3冷却循环水电解水处理技术 3.1电化学水处理方法 电化学水处理方法是以电化学的基本原理为 基础，利用电极反应及其相关过程，通过直接和间 接的氧化还原、凝聚絮凝、吸附降解和协同转化等
相关推荐：
loading