冷、熱(re)水系統(tong)中，換(huan)熱(re)器(qi)、輸送管道(dao)、泵閥等設(she)備的(de)(de)結垢(gou)現象十分普遍，水垢(gou)會縮短設(she)備使用(yong)壽命、加(jia)快金屬腐蝕(shi)，導致維護(hu)費用(yong)增加(jia)，對設(she)備的(de)(de)安全運行構成(cheng)威脅，由此(ci)產生的(de)(de)經濟損失巨大。因此(ci)解決系統(tong)的(de)(de)積(ji)垢(gou)問題(ti)具(ju)有重要意義(yi)。
一(yi)、水垢的形(xing)成(cheng) 水垢(gou)是(shi)(shi)(shi)具(ju)有(you)反常溶(rong)解度的(de)(de)難溶(rong)或微(wei)溶(rong)鹽，易在器(qi)壁尤其是(shi)(shi)(shi)金屬表(biao)面處析出沉積。其形(xing)成過(guo)(guo)程(cheng)為：微(wei)細結晶(jing)在過(guo)(guo)飽(bao)和(he)溶(rong)液中處于溶(rong)解-結晶(jing)的(de)(de)亞穩定狀態(tai)，結晶(jing)在器(qi)壁聚(ju)集黏附并有(you)序長大，結成水垢(gou)。水垢(gou)是(shi)(shi)(shi)否形(xing)成主要取決于鹽類是(shi)(shi)(shi)否過(guo)(guo)飽(bao)和(he)及其結晶(jing)的(de)(de)生長過(guo)(guo)程(cheng)，與成垢(gou)離子(zi)、水質情況、器(qi)壁形(xing)態(tai)等(deng)密切相關。系統中的(de)(de)成垢(gou)離子(zi)越(yue)飽(bao)和(he)、水的(de)(de)硬度越(yue)高(gao)，結垢(gou)傾向越(yue)嚴(yan)重;粗(cu)糙的(de)(de)金屬表(biao)面和(he)雜質對結晶(jing)過(guo)(guo)程(cheng)也有(you)催化作用(yong)，會促進水垢(gou)析出。 大部分(fen)水垢(gou)外(wai)觀呈白(bai)色或灰白(bai)色，質硬(ying)且致密，以(yi)碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鈣鹽和硅(gui)酸鹽的(de)鈣鎂鹽為(wei)主，其中(zhong)典型的(de)是碳酸鈣垢(gou)，此外(wai)工業鍋(guo)爐中(zhong)還可能產生鐵垢(gou)和銅垢(gou)等。
二、水垢(gou)防治(zhi)辦法 水垢(gou)(gou)的防治方法有阻垢(gou)(gou)和除垢(gou)(gou)2種，前(qian)者是(shi)抑制或消除結(jie)垢(gou)(gou)，后者是(shi)對(dui)系統中已經形成的垢(gou)(gou)進行(xing)清除。 防垢(gou)方(fang)法有化(hua)學法、物(wu)(wu)理(li)法、生物(wu)(wu)法、化(hua)學/物(wu)(wu)理(li)法，主要對化(hua)學法及物(wu)(wu)理(li)法進行(xing)介紹。 1、化學方法 化(hua)(hua)學(xue)防治方法(fa)(fa)(fa)主要有石灰軟化(hua)(hua)法(fa)(fa)(fa)、加(jia)堿(jian)沉淀法(fa)(fa)(fa)、碳化(hua)(hua)處(chu)理、加(jia)酸處(chu)理、離(li)子交換(huan)軟化(hua)(hua)法(fa)(fa)(fa)和投加(jia)阻垢(gou)劑法(fa)(fa)(fa)等，前(qian)4種方法(fa)(fa)(fa)比(bi)較(jiao)傳統，效果直接但耗費藥劑量(liang)大，產(chan)生的(de)廢液(ye)需進行處(chu)理，應(ying)用成本較(jiao)高(gao)，因此已逐(zhu)漸(jian)淘(tao)汰。目前(qian)國內外較(jiao)為先進的(de)處(chu)理方法(fa)(fa)(fa)為離(li)子交換(huan)軟化(hua)(hua)法(fa)(fa)(fa)和投加(jia)阻垢(gou)劑法(fa)(fa)(fa)。 （1）離(li)子(zi)交換軟化法 離子(zi)交換(huan)軟(ruan)化法采用(yong)鈉型陽(yang)離子(zi)交換(huan)樹脂對硬水進(jin)行處理，水中(zhong)的Ca2+、Mg2+等與Na+發生(sheng)交換(huan)，并與樹脂結(jie)合，該方法可除去水中(zhong)的Ca2+、Mg2+結(jie)垢離子(zi)，達到(dao)阻垢目的。離子(zi)交換(huan)法可以(yi)起到(dao)深度軟(ruan)化水的效果，但是設備在使用(yong)過程中(zhong)需重復再生(sheng)。 （2）投加阻垢劑法(fa) 目前水處理(li)系(xi)(xi)統中(zhong)采(cai)用的阻(zu)(zu)垢(gou)(gou)劑(ji)(ji)主要(yao)為阻(zu)(zu)垢(gou)(gou)緩蝕(shi)劑(ji)(ji)和阻(zu)(zu)垢(gou)(gou)分散(san)劑(ji)(ji)。阻(zu)(zu)垢(gou)(gou)緩蝕(shi)劑(ji)(ji)有無機聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)合磷(lin)酸鹽(yan)、有機磷(lin)酸鹽(yan)，循環(huan)水系(xi)(xi)統多(duo)采(cai)用有機多(duo)元磷(lin)酸。阻(zu)(zu)垢(gou)(gou)分散(san)劑(ji)(ji)主要(yao)是中(zhong)、低(di)分子(zi)質量的水溶性聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)合物(wu)，包括均(jun)聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)和共聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)2大類(lei)，均(jun)聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)有聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)丙烯酸、聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)環(huan)氧琥珀酸、聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)天冬氨酸及其鈉鹽(yan)等;共聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)的品種較多(duo)，以丙烯酸系(xi)(xi)和馬(ma)來酸系(xi)(xi)的二元或三元共聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)為主，還有磺酸類(lei)共聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)和含磷(lin)共聚(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)物(wu)等。 2、物理方法 物理(li)(li)(li)(li)方(fang)(fang)法主要(yao)是利用電、磁(ci)(ci)、光(guang)、聲(sheng)等(deng)(deng)技(ji)術阻(zu)(zu)(zu)垢(gou)(gou)(gou)或(huo)除垢(gou)(gou)(gou)，典(dian)型的物理(li)(li)(li)(li)控(kong)垢(gou)(gou)(gou)方(fang)(fang)法有物理(li)(li)(li)(li)清洗、采用防(fang)(fang)腐阻(zu)(zu)(zu)垢(gou)(gou)(gou)涂料及非金屬(shu)材(cai)料換熱面(mian)、膜法水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)、靜電水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)、電子(zi)(zi)水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)、磁(ci)(ci)化(hua)(hua)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)和超聲(sheng)波處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)等(deng)(deng)。其中物理(li)(li)(li)(li)清洗只能清除已生(sheng)成的老垢(gou)(gou)(gou)，但(dan)其操作簡單，適用于對控(kong)垢(gou)(gou)(gou)要(yao)求不高的場合(he);采用防(fang)(fang)腐阻(zu)(zu)(zu)垢(gou)(gou)(gou)涂料及非金屬(shu)換熱面(mian)可改變設備材(cai)料的表面(mian)性能，使成垢(gou)(gou)(gou)離子(zi)(zi)難以(yi)在接觸(chu)設備上沉積(ji)，達(da)到(dao)(dao)阻(zu)(zu)(zu)垢(gou)(gou)(gou)目的，但(dan)由于施工復(fu)雜(za)，應用場合(he)受到(dao)(dao)限制。目前采用的典(dian)型物理(li)(li)(li)(li)方(fang)(fang)法有膜分離法、磁(ci)(ci)化(hua)(hua)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)法、靜電水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)法、電子(zi)(zi)水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)法、超聲(sheng)波水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)法等(deng)(deng)。 （1）膜分離法 該方法(fa)以(yi)(yi)膜作(zuo)為分(fen)離(li)介(jie)質，通過膜兩側的(de)推動力(壓力差、濃度差、電(dian)位差等(deng))使水與微粒分(fen)離(li)。膜法(fa)水處理主(zhu)要有納濾和(he)反滲(shen)透(tou)。反滲(shen)透(tou)法(fa)一般應(ying)用在鍋爐上，對硬度離(li)子(zi)的(de)去除率(lv)達到90%以(yi)(yi)上。納濾膜(孔徑1.0~3.0 nm)可使水中大部分(fen)單價(jia)(jia)離(li)子(zi)透(tou)過，而二價(jia)(jia)離(li)子(zi)和(he)高價(jia)(jia)離(li)子(zi)如Ca2+、Mg2+、SO42-、Fe3+等(deng)基本不(bu)透(tou)過，其硬度去除率(lv)能達到90%以(yi)(yi)上。 使用膜(mo)(mo)法除垢的主要問題之(zhi)一是膜(mo)(mo)污染。在膜(mo)(mo)工作過程中(zhong)(zhong)，水中(zhong)(zhong)的微粒、膠體粒子或溶質(zhi)大(da)分子在膜(mo)(mo)面或膜(mo)(mo)孔(kong)內發生吸(xi)附、沉積，導致膜(mo)(mo)孔(kong)變(bian)小或堵塞，使膜(mo)(mo)產(chan)生透(tou)過流量和分離特(te)性(xing)的不可逆變(bian)化，需進行(xing)重新清(qing)洗，處理成本增加。 （2）磁(ci)化處理法 磁化處理(li)是利(li)用磁場作用改變水(shui)質，影響成(cheng)(cheng)垢離(li)子的溶(rong)解、結晶、聚合(he)等過程，生成(cheng)(cheng)疏松的軟垢，防止(zhi)硬(ying)(ying)垢產生，并使已成(cheng)(cheng)硬(ying)(ying)垢的方解石(shi)轉變成(cheng)(cheng)文石(shi)，隨污排(pai)走。 磁(ci)(ci)(ci)(ci)化處理(li)根(gen)據磁(ci)(ci)(ci)(ci)源(yuan)位置的(de)不同可分為內磁(ci)(ci)(ci)(ci)式和外磁(ci)(ci)(ci)(ci)式。其中外磁(ci)(ci)(ci)(ci)式在檢修(xiu)時不必停水及拆卸管(guan)道，也(ye)不易引起(qi)磁(ci)(ci)(ci)(ci)短路現(xian)象，具有更大的(de)優越性。按磁(ci)(ci)(ci)(ci)場形成方式又可分為永磁(ci)(ci)(ci)(ci)式和電磁(ci)(ci)(ci)(ci)式。 （3）靜電水處(chu)理 靜(jing)電(dian)水(shui)處(chu)理器由高壓直流電(dian)源和水(shui)靜(jing)電(dian)化裝置(zhi)組成(cheng)(cheng)。采用靜(jing)電(dian)水(shui)處(chu)理時(shi)將水(shui)通過(guo)高壓靜(jing)電(dian)場(3 400~6 000 V)，可改變(bian)水(shui)的分(fen)子(zi)結構或(huo)電(dian)子(zi)結構，使(shi)成(cheng)(cheng)垢離(li)子(zi)不在器壁聚集，達到阻垢、溶垢的目的。高壓靜(jing)電(dian)場可使(shi)水(shui)生物的細胞(bao)壁發生破裂，因(yin)此其還具(ju)有較強的抑菌(jun)滅藻功能。靜(jing)電(dian)水(shui)處(chu)理存在一(yi)個作用時(shi)間，超過(guo)作用時(shi)間以后成(cheng)(cheng)垢離(li)子(zi)仍(reng)會(hui)發生沉積，且需定期清(qing)理靜(jing)電(dian)水(shui)處(chu)理器過(guo)濾系統的垢渣。 （4）電子水處理 電(dian)(dian)子水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)與靜電(dian)(dian)水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)有(you)很多共同點，其設備核心是電(dian)(dian)子水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)器(qi)。陽極(ji)(ji)為不(bu)溶(rong)性(xing)金(jin)屬(shu)電(dian)(dian)極(ji)(ji)，一(yi)般為鈦修飾(shi)電(dian)(dian)極(ji)(ji)，陰極(ji)(ji)一(yi)般采(cai)用鍍鋅(xin)無縫鋼(gang)管(guan)，電(dian)(dian)源為低壓(ya)直(zhi)流(liu)或具(ju)有(you)某種特定波形(xing)的(de)(de)(de)(de)低壓(ya)脈(mo)沖電(dian)(dian)源。待處(chu)(chu)理(li)(li)水(shui)(shui)(shui)從處(chu)(chu)理(li)(li)器(qi)下(xia)部(bu)進(jin)水(shui)(shui)(shui)口處(chu)(chu)進(jin)入，與金(jin)屬(shu)陽極(ji)(ji)接觸一(yi)段時間后，從上部(bu)出(chu)水(shui)(shui)(shui)口處(chu)(chu)流(liu)出(chu)。在接觸過程(cheng)(cheng)中，低壓(ya)電(dian)(dian)場可使(shi)粒(li)子的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)合程(cheng)(cheng)度和(he)聚集狀況發生變(bian)(bian)化，改變(bian)(bian)水(shui)(shui)(shui)分子的(de)(de)(de)(de)自身狀態(tai)和(he)締合程(cheng)(cheng)度，一(yi)方面增加了水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)溶(rong)解能力、減(jian)少水(shui)(shui)(shui)垢形(xing)成(cheng)，另一(yi)方面促進(jin)已形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)垢逐漸松散、剝落，達(da)到除(chu)垢的(de)(de)(de)(de)效果(guo)。 （5）超聲波水處理(li) 超(chao)(chao)聲波(bo)(bo)在介質中傳播時，會使媒(mei)質中的(de)粒子(zi)間發生(sheng)相互作(zuo)用；當超(chao)(chao)聲波(bo)(bo)的(de)機械能振動使粒子(zi)加速(su)度達到固定值時，就(jiu)會產(chan)生(sheng)一(yi)系列物理和化學效(xiao)應(ying)(ying)(ying)(ying)(高速(su)微渦效(xiao)應(ying)(ying)(ying)(ying)、剪切應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)效(xiao)應(ying)(ying)(ying)(ying)、超(chao)(chao)聲凝聚效(xiao)應(ying)(ying)(ying)(ying))，從而起到防垢(gou)(gou)(gou)及除垢(gou)(gou)(gou)雙重作(zuo)用。劉天慶等采用超(chao)(chao)聲-臭氧(yang)技術處理循環冷卻水系統中的(de)生(sheng)物垢(gou)(gou)(gou)，研究(jiu)發現頻率為20 kHz、振幅為20%的(de)超(chao)(chao)聲波(bo)(bo)可有效(xiao)抑制(zhi)生(sheng)物垢(gou)(gou)(gou)的(de)形(xing)(xing)成(cheng)，還可移除90%以上的(de)已形(xing)(xing)成(cheng)生(sheng)物垢(gou)(gou)(gou)。 |
行業資訊
