工业循环冷却水为控制系统结垢和腐蚀，需定期排放部分浓缩水并补充新鲜水。这股排污水含有较高的盐度、钙硬度和碱度，直接排放不仅浪费水，也面临日趋严苛的环保要求。电容去离子（CDI）是一种在低压直流电场下，利用多孔电极表面的双电层或法拉第赝电容来吸附去除水中带电离子的技术。它相比于反渗透，具有在低盐度区间能耗低、操作压力低、无需高压泵等优势，非常适合处理循环冷却排污水这类TDS在几千mg/L水平的废水。然而，长期运行中，水中的钙镁离子会在电场和局部高pH的共同作用下，在CDI阴极表面形成难以去除的碳酸钙和氢氧化镁硬垢，导致电极脱盐性能持续下降，这是CDI技术处理真实高硬水需要克服的关键难题。

  本研究设计了一种集成原位电化学阻垢功能的CDI一体化系统。其核心控制策略是采用周期性的“倒极操作”。在正常脱盐模式下，在1.2V电压下运行40分钟，阳离子向阴极迁移并被吸附，产水流出。然后，自动切换至极性反转模式，即原阴极变为阳极，施加-1.2V电压，运行5分钟。在倒极模式下，原先吸附在阴极上的钙镁离子被强大的反向电场迅速驱离，电极表面局部环境由高pH瞬间变为酸性，这使得已经形成的微量钙垢被酸溶解。倒极过程中产生的浓缩液（含高浓度钙镁和盐分）单独排放。

  对某化工厂实际循环冷却排污水的连续处理实验表明，采用优化的“脱盐-倒极”周期操作，CDI系统在运行100个循环后，其脱盐率仍能维持在新电极的90%以上，电极未出现明显的结垢堵塞，其使用寿命显著延长。经过CDI处理后的淡水，盐度和硬度大幅降低，完全可以作为循环冷却系统的补充水回用，使整个冷却系统的浓缩倍数从现在的3倍提升至8-10倍，排污水量减少60%以上。同时，CDI替代了部分缓蚀阻垢剂和杀菌剂的投加。从全厂水量平衡和药剂成本综合核算，该CDI一体化系统具有突出的节水、节能和减少化学品消耗的多重效益，是工业循环冷却水处理的一个极具潜力的颠覆性替代技术。

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