關(guān)于藥劑軟化法對(duì)HRI地?zé)峋韫傅目尚行蕴接?/h1>
2015-05-22 01:28:27郭雪梅內(nèi)蒙古建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院呼和浩特010050
山東工業(yè)技術(shù) 2015年6期
郭雪梅,李 彬（內(nèi)蒙古建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,呼和浩特010050）
關(guān)于藥劑軟化法對(duì)HRI地?zé)峋韫傅目尚行蕴接?/p>
郭雪梅,李彬
（內(nèi)蒙古建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,呼和浩特010050）
HRI地?zé)峋呛艉秃铺氐貐^(qū)的一口地?zé)峋責(zé)崴慕Y(jié)垢問題成了其開發(fā)利用的一大難題。本文就解決HRI地?zé)峋奶幚矸椒ㄟM(jìn)行了分析，得出利用藥劑軟化法對(duì)HRI地?zé)峋韫甘亲钣行У奶幚矸绞降慕Y(jié)論。
HRI地?zé)峋?阻垢;藥劑軟化法
HRI地?zé)峋呛艉秃铺氐貐^(qū)的一口地?zé)峋?，深?005米，主要向某溫泉洗浴中心供水。水中的堿度、硬度、Fe離子及氯離子、硫酸根離子等腐蝕性離子含量非常高，硬度和堿度值均為國內(nèi)罕見。在試運(yùn)行期間我們就發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)，曝氣塔出水口堵塞，塔的出水口及下水道也被垢堵死，每天都需用清水對(duì)曝氣塔進(jìn)行沉淀，其它部件每周需要用酸清洗、或拆卸更換，車間不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。地?zé)崴慕Y(jié)垢成了其開發(fā)利用的一大難題。
1 結(jié)垢原因分析
水垢的主要成分為碳酸鈣。HR1號(hào)井有兩個(gè)熱儲(chǔ)層，上層457--1575米，圍巖由第三系白堊系砂巖、礫巖組成，鈣離子含量1000-1200mg/l；下層1613--2964米，圍巖以元古界大理石為主，該層水中鈣離子含量14-75mg/l。經(jīng)分析研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)垢的主要原因是混合開采了上層地?zé)崴驗(yàn)楫?dāng)混合水自流溢流至地表后，壓力迅速降低，原有的固液氣三相平衡被打破，碳酸氫鈣分解使大量CO2從水中溢出，出現(xiàn)沉淀物CaCO3，即地?zé)釋W(xué)的“鈣華”。
2關(guān)于除垢阻垢措施的研究
我們發(fā)現(xiàn)地?zé)崴袊?yán)重的結(jié)垢問題后，進(jìn)行了積極的認(rèn)真的研究，并試圖找到解決途徑。目前只能采取熱水提升到地面后，采用物化的方法解決結(jié)垢問題。
我們想到的可以采用的方法有：
（1）氧氣隔離法：即使用全封閉系統(tǒng)，采用嚴(yán)格控制的措施，不讓地?zé)峋械責(zé)崴c空氣接觸，不允許氧氣進(jìn)入地?zé)崴到y(tǒng)，從而達(dá)到阻垢的目的。但系統(tǒng)已經(jīng)建好，改建全封閉系統(tǒng)造價(jià)高，技術(shù)無法保障，此方法不適用于目前的條件。
（2）電子水處理儀物理法防垢：采用物理方法處理，不需向水中投加處理藥劑，從保護(hù)溫泉水質(zhì)不變的角度來講，物理法防垢是效果最好的方法，而且運(yùn)行投入費(fèi)用底。但是，由于HRI地?zé)峋臒崴捕确浅８?，硬度值超過電子水處理儀的有效處理上限，所以除垢效果不理想。
（3）膜分離法：采用膜分離法不適用。因?yàn)楸卷?xiàng)目中原水水溫高于50℃，膜分離法首先需要把水溫降至45℃以下；另外當(dāng)原水硬度非常高時(shí)，膜分離法還須要求對(duì)原水進(jìn)行軟化預(yù)處理。而降溫和軟化均需增加相應(yīng)設(shè)備，初期投資太高。
（4）采用離子交換樹脂軟化法：離子交換樹脂軟化法可以置換掉水中的大部分二價(jià)鈣、鎂離子，結(jié)垢問題得到解決的同時(shí)，地?zé)崴袦厝丛∮盟畱?yīng)保留的鍶、鋇等高價(jià)離子成分也被除去，因此該方法也不適用。
（5）藥劑軟化法：水處理中藥劑軟化法種類也是比較多的，經(jīng)分析對(duì)比從可靠性、經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，我們重點(diǎn)對(duì)堿石灰和磷硅酸鹽玻璃緩蝕劑兩種藥劑方法進(jìn)行了研究：
1）石灰-純堿法：石灰-純堿法是根據(jù)溶度積原理使水中所含硬度在藥劑作用下形成難溶化合物而將水軟化的。石灰-純堿法既可以除去水中的暫時(shí)硬度，同時(shí)也除去水中的永久硬度。通常的做法是首先將生石灰溶于水制成石灰乳，完成石灰的硝化反應(yīng)，這樣做的目的是避免生石灰投加時(shí)所產(chǎn)生的灰塵污染。然后將石灰乳、純堿和助凝劑同時(shí)投加到機(jī)械攪拌池中，與原水充分反應(yīng)后產(chǎn)生鈣鎂二價(jià)離子形成的沉淀物，沉淀物CaCO3和Mg(OH)2在下沉的過程中又起到混凝劑作用。絮凝反應(yīng)處理后的水經(jīng)斜板或斜管沉淀池沉淀，從而能降低濁度。從測(cè)定結(jié)果看來，此方法很好的降低了水的硬度。
操作簡(jiǎn)單，技術(shù)上成熟，所加的藥劑成本費(fèi)用也較低。該方法在水處理的硬水軟化中被廣泛采用。
2）磷硅酸鹽玻璃緩蝕劑除垢法：聚磷酸鹽是傳統(tǒng)的、廣泛應(yīng)用的緩蝕劑，是磷酸鹽的無機(jī)聚合物。線性溶解的、高性能磷酸鹽玻璃阻垢劑，在300C時(shí)，其阻垢率達(dá)90%。磷硅酸鹽玻璃阻垢緩蝕劑的主要成分是食品級(jí)硅酸鹽和聚磷酸鹽，經(jīng)高溫煅燒成直徑大約10-20mm的無色透明玻璃小球，不含有任何有害雜質(zhì)。硅磷酸鹽玻璃阻垢緩蝕劑的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：緩蝕能力強(qiáng)，緩蝕機(jī)理從單純的陰極極化轉(zhuǎn)化成陰極極化和陽極極化協(xié)同作用；化學(xué)穩(wěn)定性好，磷硅鹽玻璃水處理劑溶解于水時(shí)，表面能形成一層分布均勻的硅酸鹽質(zhì)膠膜，該膠膜能阻止水溶液中酸的進(jìn)一步侵蝕，可以大大提高其穩(wěn)定性。
磷硅酸鹽玻璃緩蝕劑在水中形成難溶性納米級(jí)保護(hù)膜和可溶性的絡(luò)合物來起防腐和阻垢的作用，并能有效的防止二次污染的形成。聚磷酸鹽能夠與水中的金屬離子反應(yīng)，形成分散到水中的可溶性絡(luò)合物，抑制了碳酸鈣和碳酸鎂的生成。聚磷酸鹽同時(shí)還和鐵離子產(chǎn)生反應(yīng)，在管內(nèi)壁形成動(dòng)態(tài)的保護(hù)膜，達(dá)到防腐、防結(jié)垢的目的。
緩釋型磷硅酸鹽水處理劑具有優(yōu)良的阻垢緩蝕性能，在HRI地?zé)峋@樣的高溫、高硬水中具有良好的阻垢緩蝕效果。而且緩釋型磷硅酸鹽水處理劑避免了聚磷酸鹽水處理劑在水中反應(yīng)分解過快的缺點(diǎn)，有利于水環(huán)境保護(hù)。
3 結(jié)論
經(jīng)過反復(fù)研究，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素綜合考慮，我們覺得采用石灰軟化法和磷硅玻璃阻垢緩蝕劑對(duì)改善水質(zhì)，可以達(dá)到防止結(jié)垢、降低堿度和硬度的目的，而且效果顯著。
[1]趙金平,王心義，韓鵬飛,焦述強(qiáng).河南省東部平原地?zé)崴Y(jié)垢與腐蝕評(píng)價(jià)及防護(hù)技術(shù)的研究[J].福州大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2004(01):120-124.
[2]杜竹蘭.聚合硫酸鐵用作石灰軟化水處理混凝劑的研究[J]，遼寧化工,2003(06):62-64.
[3]孔令軍,牛耀玉.寶浪油田供熱系統(tǒng)腐蝕和結(jié)垢的原因及其控制[J].腐蝕與防護(hù),2004(02):26-28.
[4]曹繼云.高硬度礦泉水的軟化研究[J].城市環(huán)境與城市生態(tài),2000,13(01):20-2.
郭雪梅（1978—）,女,內(nèi)蒙古化德人,本科,副教授,高工，給水排水工程,研究方向:給排水、市政。
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（內(nèi)蒙古建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,呼和浩特010050）
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HRI地?zé)峋?阻垢;藥劑軟化法
HRI地?zé)峋呛艉秃铺氐貐^(qū)的一口地?zé)峋?，深?005米，主要向某溫泉洗浴中心供水。水中的堿度、硬度、Fe離子及氯離子、硫酸根離子等腐蝕性離子含量非常高，硬度和堿度值均為國內(nèi)罕見。在試運(yùn)行期間我們就發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)，曝氣塔出水口堵塞，塔的出水口及下水道也被垢堵死，每天都需用清水對(duì)曝氣塔進(jìn)行沉淀，其它部件每周需要用酸清洗、或拆卸更換，車間不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。地?zé)崴慕Y(jié)垢成了其開發(fā)利用的一大難題。
1 結(jié)垢原因分析
水垢的主要成分為碳酸鈣。HR1號(hào)井有兩個(gè)熱儲(chǔ)層，上層457--1575米，圍巖由第三系白堊系砂巖、礫巖組成，鈣離子含量1000-1200mg/l；下層1613--2964米，圍巖以元古界大理石為主，該層水中鈣離子含量14-75mg/l。經(jīng)分析研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)垢的主要原因是混合開采了上層地?zé)崴驗(yàn)楫?dāng)混合水自流溢流至地表后，壓力迅速降低，原有的固液氣三相平衡被打破，碳酸氫鈣分解使大量CO2從水中溢出，出現(xiàn)沉淀物CaCO3，即地?zé)釋W(xué)的“鈣華”。
2關(guān)于除垢阻垢措施的研究
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我們想到的可以采用的方法有：
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（3）膜分離法：采用膜分離法不適用。因?yàn)楸卷?xiàng)目中原水水溫高于50℃，膜分離法首先需要把水溫降至45℃以下；另外當(dāng)原水硬度非常高時(shí)，膜分離法還須要求對(duì)原水進(jìn)行軟化預(yù)處理。而降溫和軟化均需增加相應(yīng)設(shè)備，初期投資太高。
（4）采用離子交換樹脂軟化法：離子交換樹脂軟化法可以置換掉水中的大部分二價(jià)鈣、鎂離子，結(jié)垢問題得到解決的同時(shí)，地?zé)崴袦厝丛∮盟畱?yīng)保留的鍶、鋇等高價(jià)離子成分也被除去，因此該方法也不適用。
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1）石灰-純堿法：石灰-純堿法是根據(jù)溶度積原理使水中所含硬度在藥劑作用下形成難溶化合物而將水軟化的。石灰-純堿法既可以除去水中的暫時(shí)硬度，同時(shí)也除去水中的永久硬度。通常的做法是首先將生石灰溶于水制成石灰乳，完成石灰的硝化反應(yīng)，這樣做的目的是避免生石灰投加時(shí)所產(chǎn)生的灰塵污染。然后將石灰乳、純堿和助凝劑同時(shí)投加到機(jī)械攪拌池中，與原水充分反應(yīng)后產(chǎn)生鈣鎂二價(jià)離子形成的沉淀物，沉淀物CaCO3和Mg(OH)2在下沉的過程中又起到混凝劑作用。絮凝反應(yīng)處理后的水經(jīng)斜板或斜管沉淀池沉淀，從而能降低濁度。從測(cè)定結(jié)果看來，此方法很好的降低了水的硬度。
操作簡(jiǎn)單，技術(shù)上成熟，所加的藥劑成本費(fèi)用也較低。該方法在水處理的硬水軟化中被廣泛采用。
2）磷硅酸鹽玻璃緩蝕劑除垢法：聚磷酸鹽是傳統(tǒng)的、廣泛應(yīng)用的緩蝕劑，是磷酸鹽的無機(jī)聚合物。線性溶解的、高性能磷酸鹽玻璃阻垢劑，在300C時(shí)，其阻垢率達(dá)90%。磷硅酸鹽玻璃阻垢緩蝕劑的主要成分是食品級(jí)硅酸鹽和聚磷酸鹽，經(jīng)高溫煅燒成直徑大約10-20mm的無色透明玻璃小球，不含有任何有害雜質(zhì)。硅磷酸鹽玻璃阻垢緩蝕劑的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：緩蝕能力強(qiáng)，緩蝕機(jī)理從單純的陰極極化轉(zhuǎn)化成陰極極化和陽極極化協(xié)同作用；化學(xué)穩(wěn)定性好，磷硅鹽玻璃水處理劑溶解于水時(shí)，表面能形成一層分布均勻的硅酸鹽質(zhì)膠膜，該膠膜能阻止水溶液中酸的進(jìn)一步侵蝕，可以大大提高其穩(wěn)定性。
磷硅酸鹽玻璃緩蝕劑在水中形成難溶性納米級(jí)保護(hù)膜和可溶性的絡(luò)合物來起防腐和阻垢的作用，并能有效的防止二次污染的形成。聚磷酸鹽能夠與水中的金屬離子反應(yīng)，形成分散到水中的可溶性絡(luò)合物，抑制了碳酸鈣和碳酸鎂的生成。聚磷酸鹽同時(shí)還和鐵離子產(chǎn)生反應(yīng)，在管內(nèi)壁形成動(dòng)態(tài)的保護(hù)膜，達(dá)到防腐、防結(jié)垢的目的。
緩釋型磷硅酸鹽水處理劑具有優(yōu)良的阻垢緩蝕性能，在HRI地?zé)峋@樣的高溫、高硬水中具有良好的阻垢緩蝕效果。而且緩釋型磷硅酸鹽水處理劑避免了聚磷酸鹽水處理劑在水中反應(yīng)分解過快的缺點(diǎn)，有利于水環(huán)境保護(hù)。
3 結(jié)論
經(jīng)過反復(fù)研究，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素綜合考慮，我們覺得采用石灰軟化法和磷硅玻璃阻垢緩蝕劑對(duì)改善水質(zhì)，可以達(dá)到防止結(jié)垢、降低堿度和硬度的目的，而且效果顯著。
[1]趙金平,王心義，韓鵬飛,焦述強(qiáng).河南省東部平原地?zé)崴Y(jié)垢與腐蝕評(píng)價(jià)及防護(hù)技術(shù)的研究[J].福州大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2004(01):120-124.
[2]杜竹蘭.聚合硫酸鐵用作石灰軟化水處理混凝劑的研究[J]，遼寧化工,2003(06):62-64.
[3]孔令軍,牛耀玉.寶浪油田供熱系統(tǒng)腐蝕和結(jié)垢的原因及其控制[J].腐蝕與防護(hù),2004(02):26-28.
[4]曹繼云.高硬度礦泉水的軟化研究[J].城市環(huán)境與城市生態(tài),2000,13(01):20-2.
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