一种针对工业供水管道中污垢沉积问题的解决方法

本发明涉及工业供水管道中污垢沉积，具体涉及使用臭氧微纳气泡的扰动流态作用以及臭氧氧化有机物生成小分子有机酸络合金属离子阻止污垢沉积的技术方法。

背景技术：

1、水垢的形成和沉积是一个过程复杂的物理化学反应，原水中的钙、镁、铁及其它的金属离子在输送的过程中由于温度、ph等外部环境变化，发生反应生成难溶物质析出并沉淀，这些难溶物质沉积在管道底部逐渐硬化形成水垢。水垢不仅会降低管道直径、增大输水阻力，其粗糙的表面也会为微生物提供栖息繁殖的场所，从而影响供水水质。对于企业来说频繁的清理检修供水管网不仅影响正常生产，同时也是一笔额外的费用支出。

2、如果能在源头上阻止沉淀的累积和水垢的形成，将大大节省管道更换和检修的时间以及成本，不仅对于企业本身是一种成本优化，同时也符合绿色环保的发展理念。

3、目前对于水垢的预防常常有以下几个手段：①化学药剂预处理。在原水中投加药品使形成的金属盐沉淀始终保持疏松的状态，不仅能降低其沉淀速度同时也可以避免堆积硬化形成水垢。②投加阻垢剂，通常为几种药品的混合物。将其与供水均匀混合可以降低沉淀的生成量，从而达到阻垢的目的。③物理阻垢。使用脉冲式供水扰乱水流流态，从而达到阻止沉淀沉积的目的。另外的方法是在管道转弯或管径较细处增设振动装置，抑制水垢的形成和硬化。这些方法在一定程度上可以预防水垢的形成，但是也存在许多问题，诸如化学药品的添加可能会影响后续使用、处理效果时有波动、使用和维护管理较为复杂等。

4、鉴于以上问题，开发出一种高效清洁的工业供水管道减垢、阻垢方法具有很高的使用价值和实际意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决传统的工业供水管道减垢、阻垢方法存在添加化学药品带来二次污染、处理效果不稳定以及处理成本高的问题，而提供一种针对工业供水管道中污垢沉积问题的解决方法。

2、一种针对工业供水管道中污垢沉积问题的解决方法，按以下步骤进行：

3、步骤一：在工业供水管网的起始端管路上增设一个进水口，将臭氧微纳气泡生成装置的出水口与旁通管路的进水口连通，将旁通管路的出水口与工业供水管网的起始端管路的进水口连通；

4、步骤二：将臭氧微纳气泡生成装置在氧气通入流量100～300ml/min及压力0.4～0.6mpa的条件下产生富含臭氧微纳气泡的溶气水，并将富含臭氧微纳气泡的溶气水通过旁通管路注入到工业供水管网的起始端管路中，富含臭氧微纳气泡的溶气水与工业供水管网的管路中的水充分混合后，臭氧与水中的有机物反应得到小分子有机酸，小分子有机酸再进一步与水中的金属离子反应生成易溶于水的络合物，剩余的臭氧微纳气泡附着在工业供水管网的管路的管壁上，解决工业供水管道中污垢沉积问题。

5、本发明的原理：

6、1)臭氧气体的氧化性：

7、臭氧是一种绿色环保的具有极强氧化性气体，通过高压溶气装置可以将臭氧以微纳气泡的形式分散在水中，利用臭氧的氧化性可以将水中的有机物氧化为小分子酸，小分子酸通过吸附以及络合作用可以将水中的金属离子固定在溶液中(反应过程可如下式(1)(2)所示)，从而达到降低沉淀生成的目的；同时臭氧微纳气泡可以附着在管壁上，进一步阻止沉淀与管壁接触，有效的降低工业供水管道中的污垢沉积量，从而达到减少甚至无需额外添加阻垢剂的目标。另外由于臭氧微纳气泡的表面带有负电荷相互排斥，所以在水中可以保持较高稳定性，可存在数月之久。

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9、fe3++c2o42-→fec2o4+    (2)

10、2)微纳气泡水的扰动性：

11、在向管道中通入臭氧微纳气泡水可以改变原有管道流态，臭氧微纳气泡对于管道水流有一定的扰动作用，进一步降低水垢累积和生成的可能性。

12、本发明的有益效果：

13、(1)本发明采用高压溶气法制备臭氧微纳气泡，臭氧微纳气泡利用原水中本身存在的有机物反应生成小分子有机酸，对于原水水质进行有效改善；生成的小分子酸可以与水中的金属离子络合，大大提高其在水中的溶解度，减少沉淀的生成；同时臭氧微纳气泡容易附着在管壁表面，更有利于阻止水垢的生成；臭氧气体绿色无污染，能最大程度避免对供水产生二次污染。

14、(2)本发明提供一种高效清洁化的工业供水管道减垢、阻垢的方法，采用臭氧微纳气泡进行污垢减量化处理，不仅兼顾了臭氧的氧化性能和气泡对水流的扰动性，同时采用的臭氧微纳气泡表面带负电荷，可以在水中存留较长时间，有利于维持管道中臭氧余量，发挥长效的作用；通过使用绿色清洁的臭氧气体达到在阻止水垢生成的同时减少投药，避免对后续工艺产生影响的目的；对后续用水影响小，环境残留量低，安全性较高。

15、(3)本发明通过将臭氧气体扩散成为微纳气泡，开发出一种效果优异、持续时间长、避免产生二次污染的工业供水管道减垢、阻垢的方法，工艺发展成熟、方法操作简单，维护成本较低且效果优异，可以充分满足运行所需用量。

16、本发明可获得一种针对工业供水管道中污垢沉积问题的解决方法。

技术特征：

1.一种针对工业供水管道中污垢沉积问题的解决方法，其特征在于该解决方法按以下步骤进行：

2.根据权利要求1所述的一种针对工业供水管道中污垢沉积问题的解决方法，其特征在于步骤一中旁通管路的内径为5～30mm。

3.根据权利要求1所述的一种针对工业供水管道中污垢沉积问题的解决方法，其特征在于步骤二中臭氧微纳气泡生成装置的氧气通入流量为300ml/min，压力为0.6mpa。

4.根据权利要求1所述的一种针对工业供水管道中污垢沉积问题的解决方法，其特征在于步骤二中臭氧微纳气泡的直径为100nm～500nm。

5.根据权利要求1或4所述的一种针对工业供水管道中污垢沉积问题的解决方法，其特征在于所述的臭氧微纳气泡的平均直径为293nm。

6.根据权利要求1或4所述的一种针对工业供水管道中污垢沉积问题的解决方法，其特征在于步骤二中的臭氧微纳气泡的表面带负电荷。

7.根据权利要求1所述的一种针对工业供水管道中污垢沉积问题的解决方法，其特征在于步骤二中工业供水管网的管路中的水与富含臭氧微纳气泡的溶气水的流量比为(50～200)：1。

8.根据权利要求7所述的一种针对工业供水管道中污垢沉积问题的解决方法，其特征在于步骤二中工业供水管网的管路中的水与富含臭氧微纳气泡的溶气水的流量比为50：1。

9.根据权利要求1所述的一种针对工业供水管道中污垢沉积问题的解决方法，其特征在于步骤二中将臭氧微纳气泡生成装置产生的富含臭氧微纳气泡的溶气水以工业供水管网的管路中的水流流向的相反方向注入。

10.根据权利要求1所述的一种针对工业供水管道中污垢沉积问题的解决方法，其特征在于步骤二中的臭氧微纳气泡生成装置为mf-5000型微纳米气泡发生器。

技术总结
一种针对工业供水管道中污垢沉积问题的解决方法，涉及工业供水管道中污垢沉积技术领域。本发明的目的是为了解决传统的工业供水管道减垢、阻垢方法存在添加化学药品带来二次污染、处理效果不稳定以及处理成本高的问题。方法：将富含臭氧微纳气泡的溶气水通过旁通管路注入到工业供水管网的起始端管路中，富含臭氧微纳气泡的溶气水与工业供水管网的管路中的水充分混合后，臭氧与水中的有机物反应得到小分子有机酸，小分子有机酸再进一步与水中的金属离子反应生成易溶于水的络合物，剩余的臭氧微纳气泡附着在工业供水管网的管路的管壁上，解决工业供水管道中污垢沉积问题。本发明可获得一种针对工业供水管道中污垢沉积问题的解决方法。

技术研发人员：马军,何旭,韩子文
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12