媒 体 报 道

双频电子水处理仪在特硬水环境中的应用
付晓文，曹安国
（西安石油仪器总厂，陕西 西安 710061）

　[ 摘　要 ]　某采暖系统用水含盐较高，硬度大，导致系统结垢严重。使用双频电子水处理仪很好的
　　　　　　　解决了这个问题。
　[ 关键词 ]　双频电子水处理仪；采暖系统；除垢；节能
　[ 中国分类号 ]TK223.5 　　[ 文献标识码 ] B　　[ 文章编号 ]1005-829X（2001）09-0046-01

　　西安石油仪器总厂位于西安市郊，属于干旱地区。其后勤采暖系统用水为自备深井水。干旱地区特殊的地质结构决定地下水含盐较高，硬度大。硬度为6.5mmol/L（以CaCO3计），碱度为2.36mmol/L（以CaCO3计）。由于水的硬度和碱度高，在采暖期内，若不加化学药剂防垢，热交换器需一个月除垢一次，整个系统则需两个月除垢一次。加化学药剂除垢的费用较高，一个采暖期约需3万元。根据我厂后勤采暖系统的实际情况，于1998年采购了一台北京莫卡尔贸易有限公司的最新产品碧波牌双频电子水处理仪。

　1 防垢原理
　　双频电子水处理仪产生的两个高频电信号，在水中形成了一个频带较宽的高频电磁场（因为一个主高频电信号能在频率周围衍生出若干高频电信号），水通过高频电磁场时，水分子被激活，其物理结构遭到破坏，产生离子极化现象。正负离子从其平衡位置发生了位移，从而是静电引力下降，盐类离子的运动速度降低，有效碰撞减少，达到防止水垢产生的目的。

　2 应用
　　双频电子水处理仪型号为HWD-8S。工作流量<380t/h，工作温度<96℃，工作电压220V，工作频率在50kHz～10kHz范围内。安装位置如图1所示。

　　该双频电子水处理仪在使用一个月后，曾出现过水压增高的现象。经过向厂家咨询，加强了对换热器的排污，排出了较多的白色絮状物质。水压正常，换热器出口温度始终达到要求。采暖期过后，打开换热器，发现热媒管内侧结有厚度不到0.6mm的软垢，用1.6Mpa水压的水可以冲掉。由于资金紧张，采暖期后，将双频电子水处理仪用于后勤处另一台热水锅炉上，同样取得了良好的除垢防垢效果。在短短的一个采暖期，就节约1.4万元。效益对比如表1所示。

表1 加药和电子水处理仪处理效益比较 （元）

项目	投入资金	维护资金	总费用	节约资金
加药一个采暖期	29 860.00	350.00	30 210.00
使用电子水处理仪	15 800.00	336.96	16 136.96	14 073.04

　3 结论
　　双频电子水处理仪在采暖系统和热水锅炉中运行两年来，运行稳定，操作简单，可24h运行，无需专人看守，而且除垢防垢效果明显。它解决了多年来电子水处理仪处理高硬度高碱度水质不理想的难题。

电子灭藻机除藻效果试验
刘 梅 胡征宇 谢作名
（中国科学院水生物研究所）

　　冷却循环水系统使用一段时间后，即会滋生细菌和藻类，它们的大量增长会腐蚀设备、降低冷却效果，严重时可造成管道堵塞。为了控制水质，传统方法多以投加化学药物除藻，但是经常加药操作管理复杂，而且存在二次污染问题。经多年调研、试验成功的电子灭藻机，其作用原理是利用电磁波使藻细胞分子发生振动，造成细胞壁破裂，细胞内含物聚集在一起，从而自融或破裂死亡。它具有灭藻速度快、效果好、实用方便、能耗低、无二次污染的特点。

1 材料和方法

	1.1 藻种
		极大螺旋藻（Spirulina maxima）、暹罗鱼腥藻（Anabaena siamensis）、粘球藻（Gloeocapsa sp.）、拉氏颤藻（Oscillatoria raciborskii）、新月菱形藻（Nitzschia closterium）、针杆藻（Synedra sp.）球等鞭金藻（Isochrysis sphaerica ）和四尾栅藻（Scenedesmus guadricauda）.
	1.2 实验方法
		八种藻分别接种于各自的新鲜培养基中，培养到指数期，然后稀释到一定浓度进行试验。塘水（内含硅藻、栅藻、平列藻、实球藻、裸藻和尖头藻等）是用浮游生物网在鱼池采集的水样。 将上述培养好的各种藻液分别用新鲜培养基稀释到一定浓度，取30mL藻液置于定量瓶中，用鲁哥氏液固定代用。另取100mL样品倒入150mL烧杯中，将灭藻机发射头直接插入藻液中，开机除藻，记录藻液温度和藻被杀死时间。然后将各藻液烧杯加盖，放于室内靠窗处5d，日平均温度22℃，每天镜检。
	1.3 计数方法
		藻细胞用浮游植物计数框计数，计算公式如下： 式中 Cs ----计数框面积，mm2 Fs ----每个视野面积，mm2 Fn ----每片计数的视野数 V　----藻样体积，mL v　----计数框体积，mL Pn ----每片计数视野计数得到的藻细胞总个数

2 结果和讨论
　　试验用藻分属绿藻、蓝藻、硅藻和金藻，形态上有丝状、单细胞、多细胞及有鞭毛藻类。灭藻机的除藻效果见表1。

表1 灭藻机杀灭各种藻的时间

藻类	细胞数（个/mL）	死亡时藻液温度（℃）	死亡时间（min）
极大螺旋藻	6.3×103	58	15
暹罗鱼腥藻	6.3×105	62	11
粘球藻	4.5×106	62	11
拉氏颤藻	8.3×104	56	6
新月菱形藻	2.3×106	58	8
针杆藻	7.6×105	48	14
球等鞭金藻	2.2×106	54	8
四尾栅藻	1.2×105	64	8
塘水	7.2×104	62	9

　　从表1可见藻细胞死亡时间和藻种的个体大小及细胞密度之间存在着一定关系。如极大螺旋藻的丝体较大，需较长时间才能使其丝体断裂、细胞死亡；又如，单细胞的针杆藻个体为新月菱形藻的5倍，尽管其细胞数仅为后者的1/3，但由于它细胞个体大，活动速度慢，细胞比较难被破坏，因此杀灭时间需14min。

　　当灭藻机发射头放入藻液中，接通电源开始工作后，即可观察到藻液在烧杯中上下翻动，随时间的增加，藻液的运动减少，藻液的颜色逐渐发生变化，结果见表2。

表2 降藻过程中藻液的颜色变化

藻 类	颜色变化
蓝藻（如极大螺旋藻等）	蓝绿→黄绿→浅绿→灰白
绿藻（如四尾栅藻）	绿→黄绿→灰绿
杂色藻（如新月菱形藻等）	黄褐→黄绿→灰黄

　　显微镜观察发现不同的藻在除藻过程中表现也不相同。丝状藻的藻体首先变成扭曲状，然后丝体断裂成小段和单个细胞，最后自融；四尾栅藻为四个细胞组成的群体，它最初是群体散开成单个细胞，然后解体死亡；单细胞鞭毛藻表现为鞭毛卷缩，停止游动，最后细胞破裂死亡。但所有藻种在灭杀进程中，都出现细胞内含物慢慢集中在一起，然后细胞死亡，这是由于除藻机发射头发射的电磁波使细胞内含物发生振动破坏所致。

　　为了进一步观察灭藻机除藻效果，将试验过的藻液放在室温下连续观察5d。结果证明灭藻机杀灭过的藻已完全死亡。

微电解主动除垢技术的原理、应用与发展
北京莫卡尔贸易有限责任公司 徐建军

　　介绍微电解主动除垢技术与其他几种被动除垢技术作用机理的区别，展望未来微电解主动除垢技术在水处理方面的应用，及发展趋势。

　　随着人类对环境保护的要求越来越高，以及水资源的日益短缺。物理法除垢技术以其无毒、无污染应用方便的优势，日益受到人们的重视，物理法除垢技术得到了空前的发展，新的技术不断涌现。

　　物理法除垢技术从技术类型上分有两种：主动除垢技术，被动除垢技术。

　　磁化法、超声法、臭氧法，高频磁场法，高压静电法，皆属于被动除垢技术，而微电解法属于主动除垢技术。

　　磁化法的作用机理是：被超强磁场磁化的磁化水较原水的表面张力，密度，溶解度等均增大了，这表明磁化阻垢技术实际上是提高水的溶解度，防止CaCO₃的结晶析出来进行阻垢的。

　　超声法阻垢：根据晶体生长动力学理论，诱导期是结垢过程诱发和起始阶段。分三步（1）已饱和溶液似稳态晶坯的产生，（2）壁面上稳定晶核的形成，（3）晶核的生长。诱导期无限制的延长，垢就难以形成。根据超声空化理论，超声技术实际上是利用超声空化效应，使CaCO₃晶体析出诱导期延长来达到阻垢的目的。

　　臭氧法阻垢：臭氧只对污垢有作用。循环冷却水系统中的水垢是污垢和水垢的结合体，污垢是由藻类微生物残骸及腐植物组成。臭氧是一种强氧化剂，它具有强杀生作有，它可以有效地控制微生物的生长，减轻生物污垢而引起的垢下腐蚀，氧化垢层基质中的有机物成分，使垢层变松，脱落，从而达到阻垢的目的。

　　高频法阻垢：高频电信号在水中形成高频电磁场，它使结合状的大分子断裂成单个小分子，使静电引力下降，有效磁撞减少，抑制钙镁等盐垢的折出。从而达到阻垢的目的。

　　高压静法阻垢：高压静电发生器通过阴阳两电极，在水中形成高压静电场，受高压静电场的作用，水分子的偶极矩增大，盐类的正负离子被水偶极子包围，不能自由运动，碰撞结合成大分子沉淀，从而阻止了垢分子的形成。

　　磁化法阻垢：要想获得良好的效果必须具备两个条件：1、一个足够强的磁场，能产生600-8000Gs磁场强度的磁极，2、水以一定的流速通过磁力分布均匀的环状通道。臭氧法臭氧只对污垢有作用。超声法，高频法对周围的环境有一定的电磁污染；超声波，高频法，高压静电法，对于高碱度高硬度水质，显得有些力不从心，其电子主机与阳极和阴极保持一定的距离。它们的应用场合受一到一定限制。

　　微电解法阻垢：低压电子场作用于水中，水分子被激励，水分子的聚合度降低，它破坏了方解石（我们俗称的硬垢分子的结合力，盐类蓠子Ca²⁺,Mg²⁺等受到电场引力的作用。改变了垢分子的晶体结构，促使方文石松散的软垢）的产生，因为电场力为产生方文石结晶提供了特定的能量。

　　微电解除垢机理与其他除垢技术的原理一致的。由于水和作用，使其溶解力增强，已形成的老垢会逐渐松散，剥落，达到除垢的目的。

　　微电解法阻垢可以远程控制，工作温度度，无电磁污染，它对污垢等各种水垢都具有显著的作用，且应用范围广。

　　综上所述，磁化法等其他阻垢技术都是利用提高水的溶解度，阻止水中盐类离子结合析出，来达到阻垢的目的。水中的硬度，碱度在处理前后基本上没多大变化。它只是被动的阻止水垢的形成，我们称这种阻垢技术为被动阻垢技术。

　　微电解阻垢技术的阻垢机理是：微电解不处理仪对原水进行处理，低压电子场作用使产生的方文石沉积在阴极表面，这些沉淀长大到一定程度后会被水流冲走。被系统的过滤装置滤出，我们通常以Ca²⁺和Mg²⁺的含量来计算水的硬度，水中的总碱度主要由CO₃^2-组成。Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓ Mg²⁺+CO₃^2-=MgCO₃ ↓由于CaCO₃，MgCO₃析出，因此处理过的水的硬度，碱度较原水均有较大程度的下降，这种能主动降低水的硬度、碱度的阻垢技术，我们称之为主动阻垢技术。

　　微电解水处理仪的阳极是稀有的惰性金属，表面镀有更加惰性的惰性金属，这样可以保证微电解时，阳极不被腐蚀，阴极为碳钢壳体。微电解水处理仪工作时，阳极和阴极之间形成回路，有电流通过，阳极正电荷过剩，阴极负电荷过剩，发生上列反应。

　　　2CL-2e→CL₂↑ 2H₂O-2e→2HO·+2H+
2HO→H₂O₂ OH^--e→HO·
2H⁺+2e=H₂↑ Cu²⁺+2e=Cu

　　H₂O₂是一种强氧化剂，它可以有效地杀死藻类，细菌及各种微生物，防止了污垢的产生。

　　李明建等人1999年所作的试验表明，微电解水处理仪处理高碱度36-400mg/L(以CaCO₃计），高硬度320-400mg/L(以CaCO₃计）水质，总硬度降低60%-70%，总碱度降低>30%。在处理低碱度140mg/L(以CaCO₃计）,高硬度130mg/L(以CaCO₃计）水质时，总硬度降低>44%，总碱度降低>30%。

　　微电解除垢技术可使水中硬度，碱度较原水均有较大程度的下降。这样可以减少补给水量，节约用水。通过对我公司用户的回方，使用珠波牌微电解水处理仪，方文石产生率为100%，总硬度降低率>45%，高碱度降低率>40%。

　　展望微电解除垢技术，其技术有待进一步完善。电极的成本较昂贵，随着刷镀技术的提高，普通金属将会代理稀有惰性金属。微电解灭藻技术，微电解杀菌技术，将与微电解除垢技术融合，进一步提高微电解水处理仪处理各种水垢的能力。

结论

（1）微电解除垢技术，无论从原理上讲，还是具体应用上，都具有其他物理除垢技术难以比拟的先进性。

（2）微电解水处理仪具有广泛的应用性，对各种水垢均有明显的作用。

　[ 作者简介 ] 徐建军（1958-），1979年毕业于清华大学
　[ 电　　话 ] 010-67795444