[发明专利]沉积电极自耦倒极脱垢处理循环冷却水的方法

说明书

本发明公开了一种沉积电极自耦倒极脱垢处理循环冷却水的方法。将沉积电极与DSA电极在循环冷却水的电极区内交错布置，采用处理与脱垢两个步骤交替操作：处理时，以沉积电极为阴极、以DSA电极为阳极，利用电沉积原理去除硬度与碱度，利用产生的次氯酸盐消毒剂进行杀菌灭藻；脱垢时，DSA电极不通电，通过所有沉积电极自身分组相互耦合进行倒极脱垢，脱垢后进行排垢；所述DSA电极只用作阳极，脱垢时不参于阴极反应。本发明克服了以往倒极脱垢技术需要频繁切换DSA电极的极性而引起的DSA电极严重受损问题，适用于工业循环冷却水的处理，也用于以电沉积为基本原理的水处理。

技术领域

本发明涉及了一种循环冷却水处理方法，尤其是涉及一种通过沉积电极自耦倒极脱垢从而避免损害DSA电极的处理循环冷却水的电化学方法。

背景技术

循环冷却水广泛应用于电力、石油化工、冶金等行业。在长期的循环使用过程中，水分不断蒸发，使得循环冷却水的含盐量逐渐增高，硬度离子易形成水垢沉积在传热表面。这不仅会降低换热效率，还会堵塞管道，给正常生产造成极大危害。此外，循环冷却水含有有机物与氮磷化合物，细菌与藻类等微生物会利用这些营养物质在循环冷却水系统中大量繁殖，这同样会给正常生产造成极大危害。因此，循环冷却水在使用过程中需要加以有效处理。

通常，国内外主要采用投加阻垢剂与消毒剂等化学药剂的方法来处理循环冷却水。虽然该法行之有效，但药剂费用高，而且阻垢剂中含有大量的磷元素，易引起自然水体富营养化，污染环境。近年来，电化学法在循环冷却水处理中的应用日趋广泛。该法主要利用直流电促使阴极表面水电解，产生的大量OH^-与水中的硬度与碱度离子反应形成CaCO₃和Mg(OH)₂沉淀并沉积于阴极表面，从而使得硬度与碱度离子获得有效去除；与此同时，利用DSA电极上的析氧主反应产生的H⁺来进一步降低碱度，并利用析氯副反应产生的次氯酸盐消毒剂对循环冷却水进行杀菌灭藻。与投加化学药剂法相比，电化学法具有处理效率高、环境友好、运行费用低、适用范围广和操作简便等优点。目前，工业化装置大多以DSA电极为阳极，以碳钢为阴极，采用机械刮垢法来脱除沉积于碳钢阴极上的垢层，机械刮垢法的优点是不会损伤昂贵的DSA电极，但其脱垢效果较差，易导致垢层在阴极的局部区域积累，既影响处理效率，又增加能耗，而且所用传动装置易损坏，需要频繁维修。先前的专利(ZL201810546494.1)介绍了一种处理循环冷却水的装置，该装置所使用的电极全部为DSA电极，采用定期倒极的方式运转：处理时，也利用电沉积原理来去除硬度与碱度，利用产生的次氯酸盐对循环冷却水进行杀菌灭藻；脱垢时，电极的阴阳极性互换，原先布满垢层的阴极作为阳极产生H⁺，H⁺与垢层内部的CaCO₃和Mg(OH)₂反应使其溶解，促成垢层脱落。上述专利技术在脱垢方面效果显著，但价格昂贵的DSA电极用作阴极时，其表面氧化物涂层中的贵重金属组分易由高价态还原为低价态，使涂层受损并逐渐脱落，显著缩短电极寿命。

发明内容

为了克服以上背景技术所存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种可避免DSA电极受损且能高效简便脱除沉积于电极上垢层的处理循环冷却水的电化学方法与装置。

本发明采用的技术方案是：

一、一种沉积电极自耦倒极脱垢处理循环冷却水的方法：

将平板状的沉积电极与网状的DSA电极在充满循环冷却水的电极区内交错布置，采用处理与脱垢两个步骤交替操作：

处理时，以沉积电极为阴极、以DSA电极为阳极，利用电沉积原理去除硬度与碱度，利用产生的次氯酸盐进行杀菌灭藻；

脱垢时，DSA电极不通电，通过所有沉积电极自身分组相互耦合进行倒极脱垢，脱垢后进行排垢。

所述处理时，控制电流密度为30-200A/m²，历时20-100h。