水垢的防治方法有阻垢和除垢2種,前者是抑制或消除結(jié)垢,后者是對(duì)系統(tǒng)中已經(jīng)形成的垢進(jìn)行清除。
防垢方法有化學(xué)法、物理法、生物法、化學(xué)/物理法,主要對(duì)化學(xué)法及物理法進(jìn)行介紹。
1、化學(xué)方法
化學(xué)防治方法主要有石灰軟化法、加堿沉淀法、碳化處理、加酸處理、離子交換軟化法和投加阻垢劑法等,前4種方法比較傳統(tǒng),效果直接但耗費(fèi)藥劑量大,產(chǎn)生的廢液需進(jìn)行處理,應(yīng)用成本較高,因此已逐漸淘汰。目前國(guó)內(nèi)外較為的處理方法為離子交換軟化法和投加阻垢劑法。
(1)離子交換軟化法
離子交換軟化法采用鈉型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂對(duì)硬水進(jìn)行處理,水中的Ca2+、Mg2+等與Na+發(fā)生交換,并與樹(shù)脂結(jié)合,該方法可除去水中的Ca2+、Mg2+結(jié)垢離子,達(dá)到阻垢目的。離子交換法可以起到深度軟化水的效果,但是設(shè)備在使用過(guò)程中需重復(fù)再生。
(2)投加阻垢劑法
目前水處理系統(tǒng)中采用的阻垢劑主要為阻垢緩蝕劑和阻垢分散劑。阻垢緩蝕劑有無(wú)機(jī)聚合磷酸鹽、**磷酸鹽,循環(huán)水系統(tǒng)多采用**多元磷酸。阻垢分散劑主要是中、低分子質(zhì)量的水溶性聚合物,包括均聚物和共聚物2大類(lèi),均聚物有聚丙烯酸、聚環(huán)氧琥珀酸、聚天冬氨酸及其鈉鹽等;共聚物的品種較多,以丙烯酸系和馬來(lái)酸系的二元或三元共聚物為主,還有磺酸類(lèi)共聚物和含磷共聚物等。
2、物理方法
物理方法主要是利用電、磁、光、聲等技術(shù)阻垢或除垢,典型的物理控垢方法有物理清洗、采用防腐阻垢涂料及非金屬材料換熱面、膜法水處理、靜電水處理、電子水處理、磁化處理和超聲波處理等。其中物理清洗只能清除已生成的老垢,但其操作簡(jiǎn)單,適用于對(duì)控垢要求不高的場(chǎng)合;采用防腐阻垢涂料及非金屬換熱面可改變?cè)O(shè)備材料的表面性能,使成垢離子難以在接觸設(shè)備上沉積,達(dá)到阻垢目的,但由于施工復(fù)雜,應(yīng)用場(chǎng)合受到限制。目前采用的典型物理方法有膜分離法、磁化處理法、靜電水處理法、電子水處理法、超聲波水處理法等。
(1)膜分離法
該方法以膜作為分離介質(zhì),通過(guò)膜兩側(cè)的推動(dòng)力(壓力差、濃度差、電位差等)使水與微粒分離。膜法水處理主要有納濾和反滲透。反滲透法一般應(yīng)用在鍋爐上,對(duì)硬度離子的去除率達(dá)到90%以上。納濾膜(孔徑1.0~3.0 nm)可使水中大部分單價(jià)離子透過(guò),而二價(jià)離子和高價(jià)離子如Ca2+、Mg2+、SO42-、Fe3+等基本不透過(guò),其硬度去除率能達(dá)到90%以上。
使用膜法除垢的主要問(wèn)題之一是膜污染。在膜工作過(guò)程中,水中的微粒、膠體粒子或溶質(zhì)大分子在膜面或膜孔內(nèi)發(fā)生吸附、沉積,導(dǎo)致膜孔變小或堵塞,使膜產(chǎn)生透過(guò)流量和分離特性的不可逆變化,需進(jìn)行重新清洗,處理成本增加。
(2)磁化處理法
磁化處理是利用磁場(chǎng)作用改變水質(zhì),影響成垢離子的溶解、結(jié)晶、聚合等過(guò)程,生成疏松的軟垢,防止硬垢產(chǎn)生,并使已成硬垢的方解石轉(zhuǎn)變成文石,隨污排走。
磁化處理根據(jù)磁源位置的不同可分為內(nèi)磁式和外磁式。其中外磁式在檢修時(shí)不必停水及拆卸管道,也不易引起磁短路現(xiàn)象,具有大的優(yōu)越性。按磁場(chǎng)形成方式又可分為永磁式和電磁式。
(3)靜電水處理
靜電水處理器由高壓直流電源和水靜電化裝置組成。采用靜電水處理時(shí)將水通過(guò)高壓靜電場(chǎng)(3 400~6 000 V),可改變水的分子結(jié)構(gòu)或電子結(jié)構(gòu),使成垢離子不在器壁聚集,達(dá)到阻垢、溶垢的目的。高壓靜電場(chǎng)可使水生物的細(xì)胞壁發(fā)生破裂,因此其還具有較強(qiáng)的抑菌滅藻功能。靜電水處理存在一個(gè)作用時(shí)間,**過(guò)作用時(shí)間以后成垢離子仍會(huì)發(fā)生沉積,且需定期清理靜電水處理器過(guò)濾系統(tǒng)的垢渣。
(4)電子水處理
電子水處理與靜電水處理有很多共同點(diǎn),其設(shè)備**是電子水處理器。陽(yáng)極為不溶性金屬電極,一般為鈦修飾電極,陰極一般采用鍍鋅無(wú)縫鋼管,電源為低壓直流或具有某種特定波形的低壓脈沖電源。待處理水從處理器下部進(jìn)水口處進(jìn)入,與金屬陽(yáng)極接觸一段時(shí)間后,從上部出水口處流出。在接觸過(guò)程中,低壓電場(chǎng)可使粒子的水合程度和聚集狀況發(fā)生變化,改變水分子的自身狀態(tài)和締合程度,一方面增加了水的溶解能力、減少水垢形成,另一方面促進(jìn)已形成的水垢逐漸松散、剝落,達(dá)到除垢的效果。
(5)超聲波水處理
超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí),會(huì)使媒質(zhì)中的粒子間發(fā)生相互作用;當(dāng)超聲波的機(jī)械能振動(dòng)使粒子加速度達(dá)到固定值時(shí),就會(huì)產(chǎn)生一系列物理和化學(xué)效應(yīng)(高速微渦效應(yīng)、剪切應(yīng)力效應(yīng)、超聲凝聚效應(yīng)),從而起到防垢及除垢雙重作用。劉天慶等采用超聲-臭氧技術(shù)處理循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的生物垢,研究發(fā)現(xiàn)頻率為20 kHz、振幅為20%的超聲波可有效抑制生物垢的形成,還可移除90%以上的已形成生物垢。
詞條
詞條說(shuō)明
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