隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和生活水平的提高，城市居民對用水質(zhì)量的要求日益增高，但工業(yè)化排放的廢水對水源的污染也越來越大。按傳統(tǒng)的自來水處理方法，只有增大加氯的劑量。由于水中有機物含量增加，這樣做難免會產(chǎn)生“三致”物質(zhì)。而且，即使投入更多的氯，也難以保證在管道末梢的余氯值大于0.05mg/L，往往發(fā)現(xiàn)建筑物的供水管道和屋頂水箱中細菌和藻類滋生的現(xiàn)象。微生物分泌的粘液吸附水中雜質(zhì)，淤積在管壁上形成粘泥層，增加對水流的阻力；在粘泥覆蓋下，管道表面因貧氧形成濃差電池，引起管壁銹蝕，使流出的水發(fā)黃帶鐵腥味。針對以上問題，水箱自潔消毒器廠家石家莊凌卓環(huán)保設備有限公司研發(fā)了微電解水箱自潔消毒器，微電解水箱自潔消毒器采用一級電化學水處理可以起到殺菌、殺藻、除鐵的作用，有效地改善了水質(zhì)。微電解水箱自潔消毒器不需添加化學藥劑，無二次污染，可以根據(jù)水質(zhì)調(diào)節(jié)用電量。

1 微電解水箱自潔消毒器的電化學水殺菌研究

1.1 作用機理

微電解水箱自潔消毒器廠家石家莊凌卓環(huán)保設備有限公司根據(jù)電解的原理，研制的陽極，以鈦板或鈦棒為基體，用高溫熱解氧化法在表面生成含銥等貴金屬氧化物的涂層。該電極在電解過程中自身不溶解，催化產(chǎn)生具有*殺生能力的活性物質(zhì)，如OH自由基、初生態(tài)O、H₂O₂和O₃等活性氧；水中存在的氯離子，被激活成ClO₂、HClO、ClO^-等活性氯協(xié)同殺菌。微生物表面帶負電，在電場力的作用下向陽極遷移。電極與水的界面存在的雙電層電場強度較高，如微生物被電場吸引或隨水流沖進雙電層，會因觸電致死，用電殺菌具有廣譜性的殺菌效果，不會產(chǎn)生耐藥性；產(chǎn)生的H₂O₂和余氯賦予水體持續(xù)抑菌的能力。

1.2 實驗裝置和實驗方法

根據(jù)上述工作機理，微電解水箱自潔消毒器廠家石家莊凌卓環(huán)保設備有限公司研制出殺菌滅藻電水處理器，有平板型和圓柱型兩種型式，結構如圖1所示。陽極采用有表面涂層的鈦板或鈦棒，陰極采用不銹鋼。水流從處理器的下部流入，上部流出，額定流量為1m³/h。兩種形式處理器的陽極面積相同，平板型耗電量較低，圓柱型強度較高。檢驗殺菌效果的組合實驗裝置如圖2所示，水箱容積1.0m³帶攪拌器；水流由離心式水泵提供，用流量計控制流量。

實驗用水為配水，自來水經(jīng)活性炭過濾后流入水箱，加人自行培養(yǎng)的細菌并攪拌均勻，原水細菌總數(shù)在10⁶個/mL左右。過濾水經(jīng)鄰聯(lián)甲苯胺方法比色確認無余氯。培養(yǎng)菌種從自來水中采取。

水流一次通過微電解水箱消毒器（微電解水箱自潔器、微電解自潔消毒器）的處理器，在微電解水箱消毒器（微電解水箱自潔器、微電解自潔消毒器）的處理器進、出口處用無菌瓶取水樣，立即檢測，用標準平皿法37℃培養(yǎng)48h后計算細菌總數(shù)。

1.3 微電解水箱自潔消毒器的電化學水殺菌實驗結果與討論

水流單程通過微電解水箱消毒器（微電解水箱自潔器、微電解自潔消毒器）的處理，消耗的電功率與殺菌效果的關系如圖3所示。由圖3可見，很小的電功率即可產(chǎn)生殺菌效果，隨著電功率的增大，殺菌率迅速提高，在電功率50W左右殺菌率達到99％以上，折合成每立方米水耗電0.05kWh。如果采用循環(huán)處理的方法，使微電解水箱消毒器（微電解水箱自潔器、微電解自潔消毒器）的處理器中沒有耗盡的殺菌性活性物質(zhì)在管道和水箱中繼續(xù)起作用，可以節(jié)約更多的電能或處理更多的水量。

2微電解水箱自潔消毒器的電化學水殺藻研究

殺藻實驗用水取自池塘水，pH7，水中藻類總量約1.8×10⁵個/mL，種類為綠藻（小球藻、柵列藻等），也有藍藻（螺旋藻、微囊藻等）。實驗在圖2所示的實驗裝置上進行，原水注入水箱后攪拌均勻。水流量0.5m³/h，電流密度2－6mA/cm²。水流單程通過處理器，在出水口處取水樣檢測處理效果。因為處理后死藻的葉綠素短期不褪色，顯微鏡下無法直接判斷藻體死活，所以采用監(jiān)測水中溶解氧濃度變化的方法判斷殺藻效果。藻類白天因光合作用產(chǎn)生氧氣使水中溶解氧含量增高，晚上則呼吸消耗溶解氧。

在微電解水箱消毒器（微電解水箱自潔器、微電解自潔消毒器）的處理器的出水口取水樣，分別盛于500mL的有塞廣口瓶中，靜置于室內(nèi)朝陽的桌上，定期測定水中溶解氧。實驗結果如圖4所示。圖中顯示，未經(jīng)處理的水樣溶解氧濃度晝夜波動力于3mg/L，而滅藻后的水樣溶解氧濃度不斷降低，之后趨于不再變化，這表明藻類因光合作用功能的喪失而逐漸死亡。死藻一方面不產(chǎn)生氧氣，另一方面殘存的呼吸作用消耗水中的氧。

3 微電解水箱自潔消毒器的電化學水除鐵研究

3.1 作用機理

根據(jù)氧化加過濾的方法去除水中鐵離子。采用不溶性電極電解水時，陽極生成氧氣，陰極產(chǎn)生氫氣。微電解水箱消毒器（微電解水箱自潔器、微電解自潔消毒器）的陽極反應首先產(chǎn)生初生態(tài)O，然后結合成O₂。電解水產(chǎn)生的初生態(tài)O具有較強的氧化能力，把陽極區(qū)內(nèi)的Fe²⁺迅速氧化成低溶解度的時；生成的O₂使溶解氧增加，根據(jù)式（1）的反應將水體中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺水解形成Fe(OH)₃；固體顆粒，可以通過過濾去除。
　　　　4Fe²⁺＋O₂＋10H₂O＝4Fe(OH)₃＋8H⁺　　　　　　　?。?）
　　每氧化1mg二價鐵約需0.14mg溶解氧。水中Fe²⁺的氧化反應速度可由式（2）表示：式中k₁為反應速度常數(shù)。陰極電解產(chǎn)生1mol氫氣的同時，會生成2mol的OH^-，根據(jù)式（2）可以加快氧化速度。同時，用不溶性的陽極電解水，能產(chǎn)生大量直徑小于20μm的微氣泡。微氣泡具有較大的比表面能，能將水中膠體集聚成較大的絮狀顆粒，促使過濾過程順利進行。

綜合上述，微電解水箱自潔消毒器采用的電化學方法具有強氧化能力，產(chǎn)生的氣泡能將分散的微粒集聚起來，改善后續(xù)過濾工藝的條件。

3.2 實驗裝置和方法

采用圖2所示的實驗裝置。過濾器的濾料為直徑0.5－1.0mm的石英砂，濾層厚700mm。實驗用水為城市舊管道系統(tǒng)流出的自來水，總鐵含量平均4.0mg/L。水流從流出后，順次單程通過流量計、處理器和過濾器后排出。

在微電解水箱消毒器（微電解水箱自潔器、微電解自潔消毒器）的處理器進水口和過濾器出水口處取水樣，采用二氮雜菲—分光光度法檢測水中總鐵。

3.3 實驗結果和討論

水流單程通過微電解水箱消毒器（微電解水箱自潔器、微電解自潔消毒器）的處理器，施加的電功率與除鐵率的關系如圖5所示。由圖可見，較小的電功率即有除鐵效果，隨著電功率增大殺菌率迅速提高，在功率80W左右殺菌率已經(jīng)達到99％以上，此時折合成每立方米水耗電0.88kWh。如果采用循環(huán)處理的方法，讓在處理器中沒有耗盡的溶解氧在水箱中繼續(xù)起作用，可以節(jié)約更多的電能或處理更大量的水。

4 實用實驗

某大樓的20m³水箱，由于進水管道被腐蝕引起水體發(fā)黃，為解決此問題實施了除鐵循環(huán)水處理，即用泵從水箱中抽水，送人處理裝置處理后，再返送回水箱。處理的水流量為1～2.5m³/h；電流6－16A；石英砂濾層的直徑500mm、厚度700mm。處理過程中，水箱的進水和出水保持使用狀態(tài)，日用水量約60m³。在出水口取水樣檢測水質(zhì)，結果列于表1。

表中顯示，經(jīng)過5d的處理，水質(zhì)指標中的硬度、堿度和Cl^-等基本不變，pH值增高，而含鐵量大大降低，水中的細菌基本被殺滅。處理7d后乃至連續(xù)運行數(shù)月，盡管水箱進水口處水中總鐵含量＞4.5mg/L，出水已處的總鐵量保持低于0.3mg/L。出水透明清潔，取樣裝入玻璃瓶放在窗臺向陽處1星期無藻類繁殖。同時，水中的含錳量也被降低，與此有關的研究結果另行報道。同時，微電解水箱自潔消毒器的電化學處理殺滅了水中的微生物，將余氯提高到0.05mg/L以上，抑制了鐵細菌和硫磺菌的繁殖，因此減少了后續(xù)管道中的污垢，防止了管道被腐蝕。

經(jīng)過一段時間運行后，過濾器的濾層會被攔截下來的鐵泥堵塞，使出水流速降低，為此定期對過濾器進行了反沖洗，以恢復正常使用。每立方米水處理的耗電量約0.02kWh。

5微電解水箱自潔消毒器的電化學水殺菌、殺藻、除鐵研究總結

微電解水箱自潔消毒器廠家石家莊凌卓環(huán)保設備有限公司進行了用微電解水箱自潔消毒器電化學方法殺滅微生物、消除黃水現(xiàn)象等提高水箱中自來水水質(zhì)的實驗，主要得到以下結果。

①水流單程通過處理，殺菌率＞99％，電耗≤0.1kWh/m³；

②水流單程通過處理，除鐵率＞99％，電耗≤0.08kWh/m³；

③通過檢測水中溶解氧含量的變化確認殺藻效果；④循環(huán)處理水箱水，使水中總鐵含量從14mg/L降至≤0.3mg/L，細菌總數(shù)從10⁴個/mL降至≤30個/mL，電耗0.02kWh/m。