刘登辉

(东风博泽汽车系统有限公司，湖北 武汉 430056)

1 引言

在工业循环水应用中，循环水系统一般分为敞开式(简称开式)和封闭式(简称闭式)两种，在没有特殊工艺要求的前提下，开式循环水系统的应用会更普遍一些。但开式循环冷却水在使用中会产生下列问题[1]。

(1)循环水与空气接触比较充分，空气中的尘埃混入水中，极易滋生微生物、藻类；冷却水蒸发、浓缩后析出的盐类物质，会堵塞循环管网。

(2)开式冷却塔补充水一般为自来水，长期连续运行后，水中钙、镁离子浓度增大，会造成设备内部的结垢，降低换热效率，严重时还会堵塞管路，影响设备正常工作。

(3)开式循环系统水中溶解氧很充分，容易产生氯离子、硫酸根离子等，会对设备、管路等造成腐蚀穿孔等隐患。

(4)环境温度在25～35 ℃时，水中的有机物和无机物给微生物、藻类的生长繁殖提供了适宜的条件，既会造成污垢沉积，也会造成管路腐蚀。

针对以上结垢、腐蚀和微生物等危害，有必要采取一些有效的方法对其进行处理。

2 常见的开式循环冷却水化学处理方法

化学加药法是一种常见的水质处理方法，使用药剂主要包括缓蚀阻垢剂和杀菌灭藻剂。通过精确的自动加药系统，严格地控制系统中的药剂含量，可以提高系统运行的稳定性，保证水处理效果。

它的主要缺点：①需持续投加药剂，后期使用费用较高；②需定期排放污水以维持恒定的浓缩倍数，对环境的污染较大；③需要专业的水处理人员来维护管理，根据水质情况及时调整药剂；④后期的化学清洗对设备使用寿命有较大影响。

目前化学加药法使用的药剂均为磷系药剂，对环境影响较大。开发新型的缓蚀阻垢剂、杀菌灭藻剂将是开式循环冷却水化学处理方法的一个趋势。

3 常见的开式循环冷却水物理处理方法

工业循环水物理处理方法一般是采取纯物理的方法对循环水进行处理, 从而达到控制结垢、控制腐蚀、控制微生物和藻类的生长的目的。

3.1 电化学处理方法

电化学处理的工作原理是通过直流电流的作用，在水中形成一系列的电解反应：其中阳极表面发生氧化反应生成活性氧、游离氯等物质；阴极表面发生还原反应产生氢氧根离子，形成一个强碱性环境，碱性环境扰乱水垢的化学平衡，使易结垢物质形成水垢从水中析出并被定期清除，而阳极附近生成的臭氧及双氧水等物质则可以起到很好的的杀菌灭藻作用[2]。

其反应方程式如下：

阳极反应：

阴极反应：

电化学处理方法有如下效果。

(1)结垢物质直接析出：通过电化学反应使水中的钙、镁离子在反应器阴极上结垢，析出循环水系统，使循环水系统内的钙镁离子不在管路中结垢。

(2)控制菌藻预防腐蚀：电解产生活性氧和游离氯，能有效杀菌灭藻，预防微生物和藻类代谢产生的腐败物变成有机酸，腐蚀管路和设备。

(3)节能环保绿色科技：把循环水中的钙、镁离子变成了固体析出，循环水系统可以在更高的浓缩倍数下运行，减少补水消耗，另外不用投加化学药剂，可以实现节能环保。

3.2 离子棒处理方法

在装有离子棒的整个循环水系统中，离子棒的电极产生正电荷，故对带负电荷的粒子起作用。而整个管路系统则相当于阴极，带负电荷，且对带正电荷的粒子起作用。离子棒工作时产生的静电场释放出大量的“自由”电子，增加了水中“结构”的排斥力[3]。这种效应在带相反或相同电荷的粒子之间起到较强的相应作用，破坏了水中粒子固有的晶体结构和电磁场环境。

离子棒处理方法有如下效果。

(1)对已结垢的系统由于高压静电场的作用，水分子被激励而处于高能位状态。经高压静电场处理过的水，流经垢表面时能破坏垢分子间的电子结合力，使已形成的水垢逐渐剥蚀、脱落，达到除垢的目的。

(2)因为离子棒的作用，水中阳离子和阴离子被水偶极子包围，使成垢离子处于受缚状态，无法结合在一起成垢，从而达到阻垢的目的。

(3)一定强度的电场破坏了水中微生物和藻类生存的环境，同时电磁场的存在，使水中活性氧增加(过氧化氢H2O2、臭氧O3等)，而导致微生物和藻类的死亡。

(4)电磁场在水中产大量自由电子，能有效地阻止管路的金属铁失去电子而被氧化，强化了系统防腐蚀性能。

4 常见开式循环冷却水处理方法比较

循环水系统中存在的污垢、腐蚀及微生物的繁殖会给循环系统的安全带来严重危害。化学处理方法可以有效去除水垢，抑制微生物生长，但对环境影响较大。物理处理方法绿色环保，但使用及安装受环境条件限制。具体优缺点见表1。

5 结语

随着人们对环境保护的愈发重视，发展节能环保的开式循环冷却水处理技术对解决结垢、腐蚀、微生物繁殖具有十分重要的意义。不论是化学处理方法还是物理处理方法，都各有利弊，企业可以结合自身实际情况和需求选择化学或物理处理方法对其循环水系统进行处理, 以便在使用效果及经济效益方面获得平衡。

表1 常见开式循环冷却水处理方法优缺点