淺談電化學設備在鋼鐵企業循環冷卻水處理中的運用

劉上月 磨冠龍

（廣西柳鋼環保股份有限公司，廣西 柳州545002）

1 概述

鋼鐵冶金企業是用水大戶，其中循環冷卻水占企業總用水量的70%以上[1]，隨著水資源短缺的日益加劇，水資源費、排污費等不斷上調，鋼鐵企業將面臨著生產成本不斷增、能源消耗、環境保護等方面的挑戰，走節水型發展道路已成為鋼鐵企業提高競爭力的必然選擇。工業循環冷卻水主要解決的主要問題是結垢、腐蝕這兩個方面，當前鋼鐵企業處理的方式主要有化學藥劑處理，常見藥劑有緩蝕劑、阻垢劑、殺菌滅藻劑。而電化學設備處理法在歐美已經有了廣泛的應用，電化學處理的過程主要是通過電場的作用以實現電解、氧化、還原、絮凝等物理和化學的作用[2]，具有化學藥劑處理所能達到的防垢、殺菌、滅藻、緩蝕等效果，還可以除垢、溶垢、降低鹽類離子濃度、控制濃縮倍數的增長、節水、無污染。是未來水處理的發展方向，是真正實現“零”排放的新技術。本文通過研究電化學設備在某鋼鐵企業循環冷卻水處理中進行中試，驗證電化學設備的阻垢、緩蝕、殺菌等效果，并與化學藥劑處理方法進行對比。

2 試驗內容

2.1 試驗系統概述

本次試驗的系統冷卻塔類型為開放式。系統獨立，無串漏現象，當前系統處理方式為化學藥劑（緩蝕阻垢劑+氧化性及非氧化性殺菌劑）。系統的參數見表1。

表1 試驗系統參數

2.2 試驗設備（表2）。

表2 電化學設備參數

2.3 試驗方法

在廠家技術指導下，在系統回水管處引出一支旁路，將加壓泵、CEC-B204 電化學設備、控制電柜、集水池串聯在一起運行。設備運行前期逐步減少藥劑投加量，過渡期為10 天。過渡期過后正式停止投加緩蝕阻垢劑、殺菌滅藻劑。監測pH、濁度、總硬度、鈣硬、氯離子、電導率、黏液形成菌等指標，同時試驗期間分別于現場三個不同的位置懸掛碳鋼掛片，監測其腐蝕率。試驗期間除了正常的過濾器反洗外，盡可能不排水。

3 試驗結果與討論

3.1 水質數據分析

每個工作日對常規理化水質指標進行監測，通過統計試驗前期和試驗中期的監測數據平均值進行比較分析（表3）。

表3 監測數據

電化學設備理想的工作原理是吸附水中的離子，在陰陽極板形成水垢，從而降低水中的硬度，緩解結垢的趨勢，同時氯離子電解轉換成游離氯，起到殺菌的作用，起到緩蝕的效果，從而減少排水，提高系統系統濃縮倍數。但CEC B204 半自動電化學處理設在系統運行過程，在節水方面，濃縮倍數上升幅度較小，試驗前期，系統濃縮倍數都以達到了6 以上，設備運行后，濃縮倍數為7 以上。根據循環水濃縮倍數和補充水、排污水量的關系，當濃縮倍數在3 以上時，排水能力基本上穩定，降低變化的幅度較小；在水質指標方面，硬度、氯離子、電導率等指標，隨著濃縮倍數的升高，不斷上升，沒有降低。水中異養菌菌數，試驗前期檢測結果為4.9×105個/mL，試驗期間檢測結果為5.2×105個/mL，（限值為5.0×105個/mL），達不到工業循環冷卻水水質要求，體現了設備處理效果不理想，磁場能力較弱等問題造成的，結垢和腐蝕雙重增加。

3.2 腐蝕率測定

表4 為試驗期間，在系統不同位置同一時間內分別懸掛碳鋼掛片，結果全部超標。圖1 為掛片懸掛1 周，期間表觀現象，腐蝕效果很嚴重。為了避免因水流、壓力等現場環境條件不一樣造成腐蝕率無代表性，通過做藥劑處理前和電化學設備處理中靜態掛片試驗，進行比較，確保腐蝕率的準確性。結果見表5。

表4 試驗期間系統碳鋼掛片腐蝕率

表5 靜態試驗系統水質碳鋼掛片腐蝕率

圖1 掛片懸掛1 周期間表觀現象

系統投加藥劑處理時，靜態掛片試驗碳鋼腐蝕率均合格，但電化學處理時，靜態掛片試驗碳鋼腐蝕率均超標。

3.3 設備試驗過程中產生的其它問題

3.3.1 設備產生的水垢，清理的難度及工作量較大，形成的水垢難鏟出，清理一次需要1 人/天的時間，同時陽極板易被刮爛。

3.3.2 設備故障率較高，根據車間班組現場的反饋和現場了解，設備陸續運行至今，出現了電柜過燒、漏水、設備陽極板穿裂等問題，同時廠家售后維修力量不足。以上原因，從而導致試驗的時間較短，試驗時間常被沖斷，計劃試驗半年縮短到了一個月，難以判斷電化學設備處理的長期處理效果。

3.3.3 設備實際處理量較小，目前進水壓力只能承受1 公斤/cm2的壓力，之前進水量稍大時，設備門縫出現大面漏水。

4 結論

CEC B204 半自動電化學處理設備在該系統進行試驗時，達不到阻垢、緩蝕、殺菌滅藻的效果，同時在節水方面比較不出一個理想的狀態。鋼鐵企業冷卻水的循環水量是非常巨大的，對電化學設備處理能力、材質、電場要求都比較高，下一步，還需尋求技術能力強，產品過硬、服務質量優秀的廠家，共同在高硬度、高鹽分的系統中不斷探索，隨著日后環保逐漸嚴格和電化學技術創新的提升，節能減排是對鋼鐵企業循環水水處理發展的要求，而未來將是電化學和化學藥劑相結合的水處理方式。