循环水电化学处理装置
1.循环水概念的起源与发展
循环水的核心是“水资源重复利用”，其概念随工业发展和水资源短缺问题凸显而形成，具体起源可追溯至19世纪工业革命后期。一是技术雏形阶段，19世纪末欧美钢铁、纺织等工业为降低生产用水消耗，将冷却用水简单过滤后重新用于设备冷却。“循环水”作为明确技术术语和系统方案被提出后，配套的阻垢、缓蚀技术也逐渐步入应用阶段，标志着循环水技术进入规范化阶段；其核心驱动力也从“降低成本”逐渐转向“节水+环保”，推动循环水从工业领域扩展至民用、市政等场景。
2.不同场景循环水的差异对比
循环水广泛存在于工业、民用、市政、农业等领域，各场景在水质、水量及处理方法上差异显著：一是工业循环水，核心用于设备冷却（如电厂、化工）和生产工艺用水，水中Ca²⁺、Mg²⁺浓度较高呈高硬度、高浊度、易滋生微生物的特点，处理方法主要为投加药剂，例如阻垢剂+缓蚀剂+杀菌剂，同时辅助利用过滤、定期更换水体等手段；二是民用循环水，主要用于中央空调冷却、小区景观补水，水质呈中低硬度、浊度较低、易滋生藻类，常规养护方法为投加除藻剂、过滤、定期换水，处理难度中；三是市政循环水，用于城市景观湖、河道补水、再生水回用，水质高COD、含微量污染物（如氨氮）、浊度波动大，水量规模大（千-万吨/日级），处理方法为混凝沉淀+过滤、消毒（次氯酸钠）、生物处理，处理难度中高；四是农业循环水，用于温室灌溉、水产养殖，水质需控制氮磷含量（养殖）、低盐分，水量规模中（百-千吨/日级），处理方法为生物滤池、紫外线消毒、离子交换，处理难度中。
3.循环水处理与常规污水处理的核心差异
循环水处理与常规污水处理（如生活/工业废水）在多维度存在显著差异：从处理目标看，循环水处理以维持水质稳定（防垢、防腐蚀、防生物滋生）、延长水回用周期为核心，常规污水处理则以去除污染物（COD、BOD、氮磷、重金属等）、达标排放或回用为目标；从处理难度看，循环水处理难度中等，因水质波动小但需精准控制结垢/腐蚀阈值，常规污水处理难度高，因污染物成分复杂、浓度波动大且需多工艺协同；从核心考虑方向看，循环水处理需重点关注水质硬度、pH值、溶解氧控制，微生物（如军团菌）灭活，以及缓蚀剂/阻垢剂投加量平衡，常规污水处理需关注污染物降解效率，污泥产量与处置，以及排放标准（如《城镇污水处理厂污染物排放标准》）；从执行标准看，循环水处理遵循行业标准（如GB/T50102-2014《工业循环水冷却设计规范》），常规污水处理遵循国家/地方排放标准（如GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》）。
4.循环水常规处理方法及改进方向
循环水常规处理方法各有优劣：一是化学药剂法，通过阻垢剂螯合钙镁离子、缓蚀剂形成保护膜、杀菌剂灭活微生物，优点是操作简单、见效快、成本低，缺点是药剂残留污染环境、需精准控制投加量、长期使用易产生微生物抗药性；二是定期排污+补水，通过排出高浓度盐分/污染物的循环水、补充新鲜水稀释，优点是无需复杂设备、维护方便，缺点是水资源浪费严重（排污率通常5%-15%）、增加新鲜水成本；三是旁滤过滤，从循环水系统引出部分水经滤料（如石英砂）去除悬浮物，优点是降低浊度、减少药剂消耗，缺点是滤料需定期更换/反洗、无法去除溶解性离子；四是物理处理，通过紫外线破坏微生物DNA、超声波抑制晶体生长，优点是无化学残留、环保，缺点是紫外线穿透力弱（需低浊度水质）、超声波能耗高且仅适用于小规模系统。常规方法存在“环保性差”“节水率低”“依赖药剂”等不足，需发展无药剂、低能耗的新工艺，电化学工艺是核心方向之一，其相比常规工艺优势显著：无需投加化学药剂，避免二次污染；同时实现除垢、灭菌、缓蚀，功能集成度高；可回收水垢（如碳酸钙），实现资源化；节水率提升至90%以上。
5.电化学处理循环水的原理
电化学通过电极反应改变循环水水质，可同步实现除垢、灭菌、除藻功能。在除垢方面，采用阴极阳极结合的电极反应体系：水中Ca²⁺、Mg²⁺与OH⁻结合生成CaCO₃、Mg(OH)₂沉淀，附着于阴极表面形成“软垢”，定期刮除即可；阳极（通常为钛基涂层）发生反应4OH⁻-4e⁻→O₂↑+2H₂O，辅助氧化水中部分有机物，减少垢体附着。在灭菌/除藻方面，阳极氧化产生羟基自由基（・OH）、次氯酸（HClO，若水中含Cl⁻）等强氧化性物质，直接破坏微生物细胞膜、DNA，灭活细菌（如军团菌）和藻类；同时阴极产生的H₂微气泡可附着于微生物表面，使其上浮脱离水体，增强灭菌效果。
6.电化学工艺相较于常规循环水处理的优势
电化学工艺相比常规循环水处理优势明显：一是卓越的环保性，电化学工艺无药剂投加，相较于常规化学沉淀工艺没有残留污染，排污量减少90%以上；二是优秀的功能性，电化学工艺可同步实现除垢、灭菌、缓蚀，能力复合性强；三是经济性，电化学工艺初期设备投入较高，但后期无药剂成本，节水效益显著；四是稳定性，电化学工艺受水质波动影响小，可通过调节电流/电压精准控制；五是维护性，电化学工艺设备结构简单，仅需定期清理阴极垢体，维护量小。
