中电解水处理器

      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，是造成结垢的主要因素，而Cl-、低pH、溶解氧、生物粘泥是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。而对于软化水而言，失去了结垢性离子Ca2+、Mg2+等，没有结垢问题，同样设备也失去了保护性结垢层，其腐蚀性增强，从而加重了腐蚀穿孔现象。这个规范要求是否合理，有关部门正在论证。

 同时冷却塔又是微生物和藻类滋生的场所，合适的温度、充分的氧气和养分、充足的日照，过度滋生的微生物进入循环水系统，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。

 却水中的钙硬度较高时结垢控制尤其关键。

 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的目的。比如部分软化的方法或者电解除垢的方法。

2.2腐蚀控制–添加缓蚀剂腐蚀是一个电化学过程，腐蚀就是金属从阳极电位向阴极电位的电子转移过程中发生的氧化。阴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。

2.3微生物控制–添加灭藻剂氧根自由基(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，也更。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。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：四氨基化合物，与其说是剂，不如说是抑菌剂（比如，微生物滋生，但是没有杀死微生物）。表面活性剂也帮助剂减少生物膜。也可以通过电解水本身产生上述氧化性物质，实现微生物控制。

 2.4添加化学药剂处理中央空调冷却水存在的问题传统的化学药剂处理，就是使用标准的阻垢剂和缓蚀剂，交互使用两种非氧化性杀生剂来控制微生物污染。美国冷却塔研究所（CTI）建议交替使用溴和氯来控制军团菌。这种处理技术对于中央空调系统来说，主要存在的问题有（1）中央空调循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调整，不能使得药剂发挥到水平；（2）持续的剩余卤素的存在，导致管板上形成许多腐蚀结节；（3）在北方高硬度水质地区，使用化学药剂处理技术，冷却水浓缩倍率一般较低，造成大量新鲜水浪费；（4）化学药剂排入市政污水管网系统，造成市政污水处理系统负荷增加。

 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综合作用，对水中的硬度、重金属、悬浮物、胶体、、藻类、色度、硝酸盐等污染物有效去除。由于电化学无需向水中投加药剂、水质净化效率高、无二次污染、使用方便、易于控制，在工业水处理、生活污水处理和回用、饮用水净化等方面，表现出巨大的发展潜力。

 水（H2O）是最基本的电解质，液态的水可以发生电离反应生成H+和OH-：

在直流电流的作用于下，两极会发生化学反应，这种过程称之为电解。电解是将电能转化成化学能的过程。电解水处理过程中所发生的化学变化与水中的化学组成、物质浓度、电极材料等因素密切相关，两极上析出物质的量和通过的电量成正比。

 在水处理中，针对具有不同化学组成的水质条件，通过改变不同的电极材料、电极布置方式、反应室结构、电极作用过程和催化氧化还原措施等，可以获得不同的电解净水效果。

 电解水处理的特点:

•电解是在外部电流作用下一个电子导体（特种金属制成的电极）和一个离子导体（水中的电解质）之间发生的系列化学反应。

 •电解制造了一个氧化反应和还原反应分别进行的环境。

 •电解过程可以控制和测量，从而可以预知处理后水的水质。

 •不用任何化学药剂，因此没有任何污染。

 •环境友好。

 •处理效果不随被处理水的条件或组成而发生变化。

 •被批准用于饮用水的处理。

 3.2 EST工作原理

 EST通过旁流处理的方式，取一定比例的冷却循环水流过EST反应室，以便拿掉适当的矿物质和杀死，然后回到冷却塔中。通过的分析测试，通过EST的结垢矿物质含量得到了可以看得见的降低。在EST中发生的这种实际的化学反应，区别于任何一种其他的机械式和电磁式的处理方式。

 通过电解，水中的矿物质在EST反应室内壁上沉淀出来并通过机械装置去除，这就是EST的工作原理。反应室中维持一定的工作电流。结果是，在阴极（反应室内壁）附近形成高浓度的氢氧根，这种升高的pH环境（pH大约为13），让易结垢的矿物质预先结垢，并从水中析出。实际上，阴极附近局部的高氢氧根浓度形成的化学环境，和用石灰处理形成的冷石灰软化环境类似。冷石灰软化处理主要用来给水去除钙、镁和硅。

 与此同时，电流也将一小部分的氯离子转化成游离氯，部分氢氧根氧化成微量臭氧。这两个产物提供了杀生效应，结合安培电流及局部高的和低的（阳极）pH区域，维持了EST之外的一个事实的环境。

根据水蒸发浓缩过程中带来的水中碳酸钙饱和指数（LSI）的变化，将碳酸钙控制在过饱和状态，在管道和设备内壁形成很薄的一层保护层，从而保护管道和设备不和冷却水中的溶解氧接触，防止腐蚀现象的发生。同时，EST可以除掉冷却水中的铁、铜离子以及其他重金属离子，随排垢时一起排出冷却循环系统之外，而这些离子是加速腐蚀的罪魁祸首。

 在反应室内壁（阴极）附近发生的主要化学反应有：

2H2O (l) + 2e- → H2 (气) + 2OH- (aq)

碱性溶液中发生的反应（阴极附近）

 CO2(aq)+ OH- (aq) → HCO3 - (aq)

HCO3 - (aq) + OH- (aq) → CO3 2-(aq) + H20(液)

Ca2+(aq)钙离子可能形成

氢氧化钙: Ca(OH)2(垢)

 碳酸钙: CaCO3(垢)

 阳极附近发生的化学反应有：

 生成氧气

4HO- → O2(g) + 2H20 + 4e-

游离氯Cl- – e- → Cl0

 氯气2Cl-(aq) → Cl2(g) + 2e-

 臭氧O2 + 2HO- – 2e- → O3(g) + H2O

 自由基OH- – e- → OH0

过氧化氢2H2O – 2 e- → H2O2 + 2H+

氧自由基2H2O – 2e- → O0 + 2 H+

EST把部分水垢以固体形式在EST内部预先析出排出冷却系统之外，冷却水的浓缩倍率可以做的更高，从而节约大量的新鲜补充水。而且在整个电解水处理过程中，无须添加任何化学药剂，EST刮垢和清洗的排放水除了水垢和固体杂质之外，没有任何危害成分，因此简单沉淀后可以用于景观绿化或者清洗用水。当然也就不会向水体排放任何污染物了，节省大量的化学药剂。因此，EST技术成为以色列环保部推荐的冷却水和高硬度水处理的绿色水处理技术。

3.3 EST工作过程

EST周期性自动刮垢和排污。清洗周期和清洗时间取决于每天要去除的矿物质以及从冷却塔中排掉的水量，以维持冷却塔中水系统的化学和微生物平衡。矿物质平衡通过分析监测冷却水的化学性质来决定，从而在PLC上可以设置每天需要清洗的次数。

清洗的第一步，进、出口阀门关闭，EST底部的排污阀门打开。刮刀在活塞的推动下在反应室内自上而下运动，刮掉内壁软的预先沉淀出来的水垢，并和冲洗水一起从底部排出。排污的时候，进水阀门打开，以便冲洗排放区域。大约90-120秒钟后，排污阀门关闭，刮刀回到反应室的顶部，出水阀门打开，EST重新工作。

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