在工業(yè)用水中工業(yè)循環(huán)冷卻水約占工業(yè)用水的70~80%，節(jié)約冷卻循環(huán)用水量則是節(jié)約冷卻水最有效的措施，但是循環(huán)冷卻水在運行過程中不可避免地對換熱設備產(chǎn)生一系列的危害，即水垢、污垢的沉積、腐蝕的加劇、菌藻的滋生等，如不進行有效治理，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)則很難正常運行。

隨著世界工業(yè)的發(fā)展以及水資源的匱乏，工業(yè)循環(huán)水處理日漸成為石化、能源、冶金、電力等行業(yè)重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。長久以來，循環(huán)水處理行業(yè)通過藥劑添加來解決問題，一直致力于開發(fā)出防垢殺菌效果更好、添加量更少、毒性更小的藥劑。但經(jīng)過多年實踐證明，添加藥劑雖然暫時解決循環(huán)水系統(tǒng)的問題，但藥劑給循環(huán)水系統(tǒng)帶來了新的污染源，且系統(tǒng)運行存在各種隱患，如同一個沒有根治的病人隨時都有復發(fā)的危險，治標不治本。

問題一：水垢析出和附著

重碳酸鈣(Ca(HCO3)2)的濃度隨著蒸發(fā)濃縮而增加，當其濃度達到過飽和狀態(tài)時，或者冷卻水經(jīng)過冷卻塔噴淋導致CO2逸出時，碳酸鈣(CaCO3)以水垢的形式析出沉積在熱交換器傳熱表面，形成致密的水垢，降低換熱器的傳熱效率。

Ca(HCO3)2=CaCO3+CO2+H2O

問題二：管道和設備腐蝕

腐蝕是一個電化學過程，腐蝕就是金屬從陽極電位向陰極電位的電子轉(zhuǎn)移過程中發(fā)生的氧化。當金屬與溶解有氧氣的冷卻水接觸時，由于金屬表面的不均一性和冷卻水的導電性，在金屬表面會形成許多腐蝕微電池，經(jīng)過氧化還原反應，使得陽極區(qū)的金屬不斷溶解被腐蝕。

在陽極區(qū) Fe-2e-=Fe2+

在陰極區(qū) O2+2H2O+4e-=4OH-

在水中 6Fe2++3/2O2+3H2O=4Fe3++2Fe(OH)3

問題三：微生物滋生和粘泥

循環(huán)水中由于養(yǎng)分的濃縮，水溫升高和日光照射，細菌、真菌和藻類迅速繁殖。微生物分泌出的粘液，與水中懸浮物及水垢一起形成粘泥。粘泥除了會引起腐蝕外(循環(huán)水中70%的腐蝕是微生物加速或者直接導致的)，還會是循環(huán)水流量減少，從而減低熱交換效率。嚴重時會堵死管道，迫使停產(chǎn)清洗。

問題四：懸浮物導致污垢沉積

懸浮物來源于補水、腐蝕產(chǎn)物、結垢副產(chǎn)物、菌藻及其代謝物、投加的化學藥劑、物料泄露。內(nèi)部疏松多孔的污垢除了影響換熱之外，更嚴重的是助長某些細菌如鐵細菌的繁殖，最終導致?lián)Q熱器穿孔腐蝕而泄漏。

問題五：高溫換熱器結垢

存在多個換熱器的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，某個高溫換熱器的結垢問題不能通過整體水質(zhì)處理來解決。為了照顧大多數(shù)換熱器采取的循環(huán)水處理方案，卻會引起高溫換熱器的結垢，從而成為循環(huán)水系統(tǒng)管理的瓶頸。

垢菌清利用水垢預沉積和氯離子及氧離子的氧化產(chǎn)物，用于工業(yè)循環(huán)冷卻水、中央空調(diào)循環(huán)水、工業(yè)循環(huán)制造冷卻水、供水系統(tǒng)(飲用水、熱水系統(tǒng))，從而取代軟化樹脂或者化學藥劑解決結垢和微生物控制的問題。

冷卻水在反應室內(nèi)，經(jīng)過電化學作用發(fā)生下列反應：

1) 在陰極(反應室內(nèi)壁)附近形成一個強堿性環(huán)境(PH高達13)，使碳酸鈣從水中析出，與沉積的重金屬離子一起附著在內(nèi)壁上。

2) 電流導致懸浮顆粒失穩(wěn)，形成較大絮體沉淀下來。

3) 在陽極附近，氯離子被電解氧化生成游離氯或者次氯酸。

4) 在陽極附近同時生成氫氧根自由基、氧自由基、臭氧以及雙氧水，這些物質(zhì)進一步強化了在反應室內(nèi)和整個水系統(tǒng)的殺菌滅藻效果。

5) 當工作時間達到設定值，控制系統(tǒng)就啟動自動刮垢、排污和清洗程序，刮掉反應室內(nèi)壁的軟質(zhì)水垢，與沉淀物一起排出反應室。同時通過維系冷卻水中的礦物質(zhì)平衡防止系統(tǒng)腐蝕。電化學系統(tǒng)全自動操作，免維修，環(huán)境友好，對水質(zhì)無污染。同時也防止冷卻塔中軍團菌和其他微生物及藻類滋生。

垢菌清除垢原理

在電流的作用下水在陰極發(fā)生電解反應生成OH-，由陰極反應產(chǎn)生的OH-離子打破陰極附近溶液中堿度與硬度的平衡，溶液中的HCO3-離子轉(zhuǎn)化為CO32-離子，同時水中的Ca2+、Mg2+等成垢離子在靜電引力的作用下向陰極區(qū)遷移，分別生成CaCO3、Mg(OH)2沉淀析出。

垢菌清殺菌原理

在電場作用下，水中的氯離子會被氧化成氯氣、次氯酸、次氯酸根等自由氯組分，擴散到帶負電的細菌表面，并通過細菌的細胞壁穿透到細菌內(nèi)部，起氧化作用破壞細菌的酶系統(tǒng)而使細菌死亡。在電催化反應中，通過電解水以及溶解在水中的氧氣在電極表面生成一些短壽命的中間產(chǎn)物，即臭氧、羥基自由基、過氧化氫和氧自由基等，這些強氧化性的物質(zhì)能使微生物細胞中的多種成分發(fā)生氧化，從而使微生物產(chǎn)生不可逆的變化而死亡。

垢菌清防腐蝕原理

提高冷卻水pH值，最大限度降低水的腐蝕性;濃縮的鎂硬度在冷卻水中以氫氧化鎂的形式沉積在管道內(nèi)壁，起到緩蝕和抑制生物膜的作用。

冷卻水從進水閥進入反應室內(nèi)，在陰極附近和陽極附近經(jīng)過電化學作用發(fā)生下列反應：
(1)在陰極(反應室內(nèi)壁)附近產(chǎn)生大量氫氧根離子(OH-)，形成一個強堿性環(huán)境。在鄰近反應室壁的擴散層內(nèi)，強堿性環(huán)境擾亂了水垢的化學平衡。
(2)同時陰極的電流導致溶解的重金屬離子形成沉淀，沉到反應室底部。
(3)在陽極附近，氯離子被電解氧化生成游離氯或者次氯酸。
(4)在陽極附近同時生成氫氧根自由基、氧自由基、臭氧以及雙氧水，這些物質(zhì)進一步強化了反應室內(nèi)和整個水系統(tǒng)的殺菌滅藻效果。
(5)懸浮物(SS)在電場的作用下失穩(wěn)，絮凝沉淀到反應室底部。