电化学循环水处理技术及应用——复禹水务工程(上海)有限公司

2024-07-04


2024年3月9日,《节约用水条例》出台,国家层面首次“节水”立法;2024年5月23日,国务院印发《2024-2025年节能降碳行动方案》,锚定“十四五”节能降碳目标任务,加大节能降碳攻坚力度。在此大环境下,工业企业水处理问题急需更优解!电化学循环水处理技术入选由工业和信息化部、水利部共同组织编制的《国家鼓励的工业节水工艺、技术和装备目录(2023年)》,助力循环水节水减排。复禹,专注电化学循环水处理,并创领电化学水处理行业,让工业水处理更高效,更环保,更经济。


一、复禹电化学九大功能:

除垢、灭藻、防腐、节水、节电、浓盐水回用、生化废水回用、助力零排放


二、复禹电化学技术特点:

  1.环境友好:减少添加任何药剂,减少二次污染

2.水质适应性强:可处理高硬度、高电导、高氯离子等水质

3.大量减少排污:浓缩倍数可达6-10倍,可近零排

4.替代药剂:大量减少药剂使用量和使用费用

5.易维护:设备全自动运行,对操作人员技能要求极低


三、循环水问题

四、电化学水处理技术原理

复禹电化学水处理技术为环境友好型的水处理技术,其原理为电解理论和极性分子论。在直流电的作用下正、负极板之间水溶液中的正、负离子向极性相反的极板移动,发生电子得失反应(即放电反应)。

1. 除垢降碱度:

1.1除垢:

阴极产生大量OH-离子,将易溶Ca(HCO32,转化为难溶CaCO3,在阴极富集,在电场干扰和其它晶核干扰物作用下,CaCO3在阴极形成水垢,用刮刀清除出系统

    设备运行一个月

设备运行前                       设备运行一个月


1.2去除腐蚀质、胶体:

腐殖质、铁、铝、硅等化合物形成荷电胶体,在电场下失稳,絮凝沉淀在反应室底部;腐殖质会被氧化去除,降低浊度


2. 杀菌灭藻:

2.1次氯酸杀菌:

阳极的强氧化作用将水中氯离子转化为氯气,氯气极容易溶于水,转化为次氯酸,次氯酸是水处理杀菌常用药剂

2.2产生超强氧化性物质杀菌灭藻:

阳极附近持续生成有超强氧化能力的自由基·OH、·O、·Cl以及O3、H2O2、Cl2、HClO等强氧化性物质

2.3形成微生物无法适应的环境:

细菌每次经过反应室时会暴露在大电流中,并且阴极附近的强酸性(pH< 3)和阳极附近的强碱性(pH> 12)环境下菌藻难以存活

设备运行前菌藻滋生                运行2个月后杀菌灭藻效果


3. 缓释防腐

3.1形成致密保护膜:

在电场作用下,加速红锈与游离电子反应生成Fe3O4磁性氧化铁,附着在管壁形成致密保护膜,阻止其他物质与管壁的接触。

3.2破坏原电池效应:

电化学设备工作时,产生较强直流电场向循环水系统内提供了大量的电子,促使钢铁表面的“原电池”效应减弱,从而减弱系统的腐蚀趋势。

3.3降低氯离子腐蚀:

电化学设备去除部分氯离子,降低氯离子腐蚀概率,氯离子穿透性强,是循环水系统腐蚀的主要离子。

3.4减少微生物腐蚀:

微生物腐蚀占循环水腐蚀的70%,电化学杀菌效果好,避免微生物腐蚀。

3.5减缓垢下腐蚀:

电化学设备改善系统结垢情况,避免管道及换热器垢下腐蚀情况。

    

未应用电化学设备的换热器腐蚀严重          应用设备的换热器几乎无腐蚀


五、应用案例

案例一(山东某化工集团甲醇循环水项目)

该公司有一套甲醇循环水系统,循环水量16000m³/h左右,系统保有水量5000,系统补水量160-200/h,排水量75/h左右,为了提高浓缩倍数,减少系统排水量,达到节能减排的目的,采用我司3套电化学水处理设备。自2021年12月6日投入使用,通过近一年的运行,电化学水处理设备从甲醇循环水中系统去除了大量的钙、镁离子,同时甲醇循环水中的碱度和氯离子指标明显降低。


1.水质指标

1 投运电化学设备前后甲醇循环水系统水质指标均值对比

项目

硬度mg/l

碱度mg/l

氯根mg/l

PH

浊度NTU

COD mg/l

投运前

投运后

投运前

投运后

投运前

投运后

投运前

投运后

投运前

投运后

投运前

投运后

6

1611

1402

383

291

394

291

8.42

8.34

23

13.3

37.2

23.21

7

1940

1438

423

245

538

245

8.53

8.33

28.4

8.3

39.34

12.72

8

1495

1503

361

252

389

252

8.35

8.32

1.2

6.5

26.32

15.22

均值

1682.00

1447.67

389.00

262.67

440.33

262.67

8.43

8.33

17.53

9.37

34.29

17.05


电化学设备使用后水质有明显改善,尤其是碱度、氯离子、浊度、COD、氨氮指标降低了20-50%不等,所有指标均符合技术协议要求。另外,截止目前为止甲醇循环水系统(含换热器和其他相关设备)未出现泄漏和结垢情况,满足工艺稳定运行需要。


2.浓缩倍数

2022年10月22日至10月30日对甲醇循环水系统及地下水中钠离子重新取样分析测定,循环水最高浓缩倍数7.93倍,最低浓缩倍数4.37倍,平均浓缩倍数5.91,达到技术协议要求的5倍浓缩。


3.甲醇循环水系统补水量

2 2022年1-11月甲醇循环水系统日均补水量(单位:吨/天)


月份

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

均值

日最小值

1073

1111

891

1932

2049

3315

1682

1329

2902

1851

1993

/

日最大值

3456

2960

3257

4083

4173

6435

4337

5007

4531

3454

2961

/

日平均值

2169

2129

2562

3606

3957

4775

3146

3015

3359

2583

2547

3077



由表2可得,从2022年1月到2022年11月平均每天用水量为3077吨,电化学设备投运前,该套系统补水量为4320吨/天,通过电化学设备投运前和投运后日平均补水量对比可得,每天可为该系统节约1243吨补水,综合节水率高达29%,排污降低69%,产生较大的经济收益,同时达到本次技术协议要求的节能减排的目的。

    

设备运行现场照片                           沉渣水垢内设备排出的污垢           设备去除的固体片状


案例二(河南某焦化集团循环水电化学处理项目)

该公司3套循环水系统,其循环水量和保有水量分别为8609m³/h,4800m³; 8094m³/h, 5846m³; 3200m³/h,2800m³。每日浓盐水补水总量不超过1500m³,其余补水为南水北调水。为了提高循环水系统运行效率、降低水耗和药剂消耗、节约运行成本、满足国家节能、减排、零污染的相关政策,采用我司5套全自动电化学水处理装置。

                    工艺流程图


设备运行三个月后验收结果(以其中一个循环水电化学处理项目为例):



排污量(m³/天)
加药量(kg/天)
投运前(平均)
888
176
投运后(平均)
192
28
实际减少
696
148
减少比例(%)
78
84



水质指标
单位
循环水水质验收标准
实际运行标准
Ph
无量纲
7.5-9
8.8
钙硬度+全碱度
mg/L
1300
589
氯离子
mg/L
≤600
282
总铁
mg/L
≤1.5
0.234
COD
mg/L
60
37.6
浊度
NTU
20
2.3


电化学水处理装置投用后,该公司反渗透浓盐水、超滤排水、脱硫脱硝水、锅炉排水和蒸汽冷凝水实现全部回收使用,减少排污78%以上,节约药剂84%以上,减少污水对环境污染,彻底解决冷却循环水系统的结垢、腐蚀、菌藻滋生等问题,对降低循环水硬度、碱度、氯离子、浊度、生物黏泥以及去除氨氮、COD等指标有明显的效果。

设备运行现场照片(1)                 设备运行现场照片(2)                                         设备运行后水质效果


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