專利名稱：一種水處理活化床及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理技術(shù)，具體為一種鍋爐及換熱器等給水處理系統(tǒng)中具有活化凈化水并可去除或防止水垢功能的水處理活化床及其用途技術(shù)，國際專利主分類號(hào)擬為Int.Cl7.C02F 1/00。
背景技術(shù)：
鍋爐鍋體及換熱器表面常常存在結(jié)垢和腐蝕現(xiàn)象。結(jié)垢會(huì)造成傳熱速率下降、熱效率降低和單位成本增加；腐蝕可造成熱網(wǎng)設(shè)備和鍋體銹蝕、剝落，不僅影響熱網(wǎng)的正常運(yùn)行，而且降低了設(shè)備的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生設(shè)備穿孔，威脅著人身財(cái)產(chǎn)的安全。為了減少和防止系統(tǒng)的結(jié)垢和腐蝕，保證鍋爐和熱網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，通常采用設(shè)備處理和藥劑處理兩種方法來解決該問題。設(shè)備處理方法主要包括使用過濾器、軟水器、除氧器和冷凝水過濾器等配套或?qū)Ｓ迷O(shè)備，系統(tǒng)復(fù)雜，成本增加，操作不便；藥劑處理方法主要是添加阻垢緩蝕劑、游渣分散劑、除氧劑、給水及冷凝水系統(tǒng)的緩蝕劑、消泡劑等化學(xué)藥劑，容易產(chǎn)生污染，工藝控制困難。在水的預(yù)處理方面，目前采用的過濾凈水方法，常因過濾介質(zhì)的壽命短，價(jià)格高，易被微生物污染而達(dá)不到預(yù)期的效果。在水處理緩蝕阻垢方面，目前對(duì)低壓鍋爐，普遍采用軟化水以防止結(jié)垢，采用機(jī)械除氧器-化學(xué)除氧劑(亞硫酸鈉)除氧以防止設(shè)備腐蝕。對(duì)中、高壓鍋爐，普遍采用去離子水以防止結(jié)垢，采用機(jī)械除氧器-化學(xué)除氧劑(亞硫酸鈉或聯(lián)氨)除氧以防止設(shè)備腐蝕。這樣，鍋爐或熱網(wǎng)在運(yùn)行中就需連續(xù)排污或定期排污。連續(xù)排污設(shè)備復(fù)雜，運(yùn)行成本大幅提高，而定期排污停機(jī)會(huì)造成運(yùn)行效率下降，影響產(chǎn)量，也會(huì)產(chǎn)生沖洗廢水。離子交換法離不開鈉離子交換器，離子交換劑產(chǎn)生的廢水會(huì)對(duì)人類生存環(huán)境造成污染。我國一般采用的都是鹽耗為250-500克/摩爾的鈉離子交換器，也就是說每置換出水中20克的鈣離子或12克鎂離子就需要使用250-500克食鹽。因此這種離子交換方法對(duì)地下水和土壤都具有嚴(yán)重的污染。為了防止污染地下水，美國采用了先限后禁的政策，先是限制使用鈉離子交換器，規(guī)定鹽耗超過110克/摩爾的納離子交換器不允許使用，后又規(guī)定鹽耗超過90克/摩爾的鈉離子交換器不允許使用，最終是禁止使用鈉離子交換器。
總之，在越來越重視環(huán)保、強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的今天，化學(xué)阻垢表現(xiàn)出越來越明顯的局限性。從可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略出發(fā)，以近年提出的綠色化學(xué)新概念為基礎(chǔ)，提出了綠色鍋爐水處理技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略。該技術(shù)的基本思路是(1)去掉離子交換器或者盡量少用離子交換器，以盡量減少離子交換劑再生廢水的排放；(2)加入高效緩蝕劑或除氧劑以防止系統(tǒng)腐蝕；(3)加入高效阻垢劑以防止系統(tǒng)結(jié)垢，實(shí)現(xiàn)鍋水運(yùn)行期間少排污乃至零排污；(4)加入高效緩蝕劑.最大限度地回收凝結(jié)水。由此可見，以減少排污與高效阻垢緩蝕技術(shù)而達(dá)到環(huán)保、安全、節(jié)能的效果是這一思想的核心?；诖耍恍┪锢碜韫讣夹g(shù)被相繼開發(fā)，如美國專利6,258,250號(hào)文獻(xiàn)報(bào)道了應(yīng)用電解原理減少水溶液中水垢形成的技術(shù)在電解室內(nèi)，擁有至少兩個(gè)電極(一個(gè)電極為陽極，另一個(gè)為陰極)和一個(gè)雙極性電極，給電解室加上直流電壓，以一定時(shí)間間隔改變電極極性，從而使水溶液的成分不會(huì)發(fā)生改變；或在電解室加上交流電壓，水溶液通過電解室后，可減少結(jié)垢的形成。美國專利5,057,198號(hào)介紹了水以兩個(gè)流柱的形式通過由電解質(zhì)膜形成的陽極和陰極電解室的阻垢方法，運(yùn)用在水軟化領(lǐng)域。美國專利4,345,981號(hào)文獻(xiàn)則通過電解來預(yù)防生物污垢和結(jié)垢的方法，即通過正負(fù)極之間一定間隔的轉(zhuǎn)換來清除電極表面的污垢，同時(shí)電解形成氧、氫兩種氣體，覆蓋在金屬表面，也可防止污垢在金屬表面的附著。但這些方法對(duì)設(shè)備要求高、投資成本大，工藝復(fù)雜，并存在高能耗的缺點(diǎn)，且現(xiàn)有的物理處理技術(shù)中，沒有集凈化、緩蝕、阻垢、殺菌功能于一體的水處理設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種水處理活化床及其用途技術(shù)。該水處理活化床具有凈化、緩蝕、阻垢和殺菌的功能，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，使用壽命長，使用中無排污。本發(fā)明水處理活化床可用于鍋爐給水及換熱器的水循環(huán)系統(tǒng)，使通過此床的補(bǔ)給水或循環(huán)水，分子團(tuán)與水中雜質(zhì)分子團(tuán)的結(jié)合形態(tài)發(fā)生物理和化學(xué)性質(zhì)的變化，達(dá)到凈化、殺菌、阻垢除垢、緩蝕、同時(shí)保護(hù)環(huán)境的效果。
本發(fā)明解決所述水處理活化床技術(shù)問題的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種水處理活化床，它包括按水流方向依次裝填在床體內(nèi)的如下結(jié)構(gòu)(1)活性炭纖維/特種合金纖維復(fù)合過濾層活性炭纖維的平均直徑為10μm，長度為1-10mm，所述活性炭纖維/特種合金纖維兩種纖維的體積比為1∶1；水在其中的實(shí)際流速設(shè)計(jì)為0.8-1m/min，停留時(shí)間大于2min；(2)陶瓷球活化層水在其中的實(shí)際流速設(shè)計(jì)為0.6-1m/min，停留時(shí)間大于10min；所述的陶瓷球?yàn)槌瑥?qiáng)遠(yuǎn)紅外納米陶瓷球，直徑為2-5mm；(3)特種合金層采用特種合金粉?；蚶w維中的一種；水在其中的實(shí)際流速設(shè)計(jì)為0.5-1.2m/min，停留時(shí)間大于1min；所述特種合金粉?；蚶w維均按如下配方冶煉制成銅50～70％，鋅20～35％，錫5～15％，鎳5～10％，鐵0.5～1％、錳0.01～0.1％和釹或鈰稀土元素0.01～0.15％；另外還含有硅1～3％，鎂1～3％，鉻0.1～1.0％，鉬0.1～1.0％和釩0.1～1.0％中一種或多種；各組分之和為100％；所述特種合金粉粒的平均直徑為0.1-2mm；所述特種合金纖維的直徑為20-100μm，長度為1-10mm。
本發(fā)明解決所述水處理活化床用途技術(shù)問題的技術(shù)方案是根據(jù)本發(fā)明所述的水處理活化床，其特征在于它用于低中壓工業(yè)熱水鍋爐和蒸汽鍋爐的水處理系統(tǒng)以及民用水的處理系統(tǒng)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明水處理活化床具有較好地去除或防止水垢并兼及除菌、凈化等其他多項(xiàng)功能，且性能穩(wěn)定、成本低廉、無能耗、壽命長、少維護(hù)、無污染。


圖1為本發(fā)明所述的三種或三層填料同裝于一個(gè)床體的水處理活化床結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明所述的三種或三層填料分別裝填于三個(gè)床體的水處理活化床體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明所述的特種合金粉末層或特種合金纖維單獨(dú)裝填于一個(gè)床體，另外兩種或兩層填料同裝于另一個(gè)床體的水處理活化床結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為自來水經(jīng)過陶瓷球活化層前，自來水的核磁共振測(cè)試結(jié)果圖。
圖5為自來水經(jīng)過所述的陶瓷球活化層10分鐘后，自來水的核磁共振測(cè)試結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種水處理活化床(以下可簡(jiǎn)稱活化床)，它包括按水流方向依次裝填在床體內(nèi)的如下結(jié)構(gòu)(1)活性炭纖維/特種合金纖維復(fù)合過濾層活性炭纖維的平均直徑為10μm，長度為1-10mm；特種合金纖維的直徑為20-100μm，長度為1-10mm，所述活性炭纖維/特種合金纖維兩種纖維的體積比為1∶1；水在其中的實(shí)際流速設(shè)計(jì)為0.8-1m/min，停留時(shí)間大于2min。所述的活性炭纖維為市售產(chǎn)品，只要適當(dāng)選擇即可。填裝時(shí)應(yīng)將所述的活性炭纖維/特種合金纖維按體積比1∶1混合均勻，裝填于不銹鋼床體中形成所述的復(fù)合過濾層。
(2)陶瓷球活化層水在其中的實(shí)際流速設(shè)計(jì)為0.6-1m/min，停留時(shí)間大于10min；所述的陶瓷球?yàn)槌瑥?qiáng)遠(yuǎn)紅外納米陶瓷球，直徑為2-5mm。本發(fā)明所述的超強(qiáng)遠(yuǎn)紅外納米陶瓷球是參照申請(qǐng)人的中國專利ZL02125487.7制備方法所制得，是現(xiàn)有技術(shù)。
(3)特種合金層采用特種合金的粉粒或纖維中的一種；水在其中的實(shí)際流速設(shè)計(jì)為0.5-1.2m/min，停留時(shí)間大于1min。
所述的特種合金粉粒或纖維也是按下列配方冶煉制成銅50～70％，鋅20～35％，錫5～15％，鎳5～10％，鐵0.5～1％、錳0.01～0.1％和釹或鈰稀土元素0.01～0.15％，另外還含有硅1～3％，鎂1～3％，鉻0.1～1.0％，鉬0.1～1.0％和釩0.1～1.0％中一種或多種；各組分之和為100％。所述特種合金粉粒的直徑為0.2-2mm；所述特種合金纖維的直徑為20-100μm，長度為1-10mm。
本發(fā)明水處理活化床使用時(shí)一端連接于自來水作進(jìn)水或補(bǔ)水，另一端則連接于鍋爐等設(shè)備的進(jìn)水管口處(參見圖1-3)?；罨材苁馆敵龅乃|(zhì)發(fā)生如下物理和化學(xué)性質(zhì)的變化，具體作用原理是(1)活性炭纖維/特種合金纖維復(fù)合過濾層其中的活性炭纖維具有豐富的內(nèi)孔及大量的活性表面，能夠吸附水中細(xì)小懸浮物和大部分有機(jī)雜質(zhì)，起到初級(jí)物理凈化的作用。碳材料和特種合金浸入水中后，表面與水形成了一個(gè)雙電層，因此存在一定的電勢(shì)。這個(gè)電勢(shì)比水體的電勢(shì)低300-400mV，體系電勢(shì)的下降可看作是陰極電極電位下降的結(jié)果，它對(duì)水溶液中的氧化態(tài)離子具有還原能力，即具有阻止金屬(離子)進(jìn)一步氧化的能力。從金屬腐蝕的原理來考慮，若把陽極反應(yīng)的電位看做固定值，活性碳纖維與特種合金纖維的加入，其實(shí)際效果是使陰極電位與陽極電位之差減少，F(xiàn)e反應(yīng)成為Fe2+的傾向減弱。另外由于活性碳纖維具有良好的吸附能力，特種合金具有強(qiáng)的還原能力，這種吸附作用和還原能力的協(xié)同作用會(huì)迅速消耗水中的部分溶解氧，并改變適宜細(xì)菌生長的氧化還原電位范圍，起到除氧、殺菌的作用。
(2)陶瓷球活化層其中所述的超強(qiáng)遠(yuǎn)紅外納米陶瓷球具有輻射遠(yuǎn)紅外線、抗菌、活化水和沉降重金屬離子的功能。通過核磁共振(NMR)技術(shù)測(cè)試水分子經(jīng)活化前、后17O-NMR半峰寬的變化情況，可以評(píng)價(jià)陶瓷球活化水性能的優(yōu)劣。如果測(cè)試圖的“山腳下”越開闊，說明水處于高分子團(tuán)簇狀態(tài)；相反如果是處于“狹尖”狀態(tài)，就表明水處于低分子團(tuán)簇狀態(tài)。半峰寬一般以振動(dòng)頻率赫茲(Hz)來表示，赫茲值大，則表示分子團(tuán)大；赫茲值小，則表示分子團(tuán)小。而水分子團(tuán)越小活性就越高，水的滲透力、溶解力、代謝力也就越強(qiáng)。試驗(yàn)表明，通過超強(qiáng)遠(yuǎn)紅外納米陶瓷球?qū)拥幕罨詠硭陌敕鍖捗黠@減小。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，經(jīng)計(jì)算普通自來水的半峰寬為115.37Hz(參見圖4)，在經(jīng)過所述的陶瓷球活化層停留10min后，自來水的半峰寬為103.15Hz(參見圖5)，半峰寬在100Hz以下的水具有5～6個(gè)水分子締合的小分子團(tuán)結(jié)構(gòu)?？梢?，超強(qiáng)遠(yuǎn)紅外納米陶瓷球?qū)涌梢允棺詠硭罨?，使水的大分子團(tuán)變小?；罨乃肿訄F(tuán)具有如下兩方面的作用其一、小分子團(tuán)的水因其極性增加，與水中的Ca2+、Mg2+、HCO32-、SO42-、Cl-等結(jié)合所形成的水合離子層增厚，鹽離子與水分子層的結(jié)合力增強(qiáng)，陰陽離子的水合離子半徑增大，使溶液中鹽離子的運(yùn)動(dòng)速度減慢，成垢離子的碰撞幾率減小。其二，小分子團(tuán)的水，它們的活動(dòng)較自由，可占據(jù)水溶液其它空隙，特別是對(duì)已經(jīng)形成的晶核，外圍會(huì)被這種滲透力強(qiáng)的水分子包圍而形成極薄，阻礙晶體的繼續(xù)生長，使水垢的結(jié)晶尺寸減小，結(jié)構(gòu)分散，附壁能力下降成為軟垢，部分懸浮于水體中。
(3)特種合金層也稱為特種合金綜合調(diào)控層。其功能的作用主要來自合金體系中具有多重電位能級(jí)的原電池。當(dāng)水流通過合金表面時(shí)，水中所含的雜質(zhì)成分會(huì)在不同的活性位點(diǎn)處發(fā)生氧化還原反應(yīng)，并使水分子間的結(jié)合形式、水中礦物質(zhì)的存在形式、表面電荷等發(fā)生變化，改變水中的離子平衡，從而達(dá)到活化水、緩蝕、阻垢、殺菌和凈化的效果。本發(fā)明所述的特種合金以是指含有如下成分組成的合金銅50～70％，鋅20～35％，錫5～15％，鎳5～10％，鐵0.5～1％、錳0.01～0.1％和釹或鈰稀土元素0.01～0.15％；另外還含有硅1～3％，鎂1～3％，鉻0.1～1.0％，鉬0.1～1.0％和釩0.1～1.0％中一種或多種；各組分之和為100％。它可以采用普通熔煉方法獲得。
進(jìn)一步說，水中含有的氧化還原性質(zhì)的物質(zhì)及離子包括溶解氧、余氯、各種金屬離子等，尤其溶解氧對(duì)金屬的腐蝕具有自催化氧化的作用。傳統(tǒng)的除氧方法是將水加熱或向水中加還原劑。當(dāng)水通過本發(fā)明特種合金活化床的后，合金中的鋅、鎳、錫、銅等金屬會(huì)被水中高價(jià)鐵離子及溶解氧、余氯所氧化，形成較易溶解的亞鐵的化合物，并形成一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡，達(dá)到消耗氧化物，緩蝕的目的。在阻垢作用方面，由于微電池反應(yīng)，破壞了陰陽離子的結(jié)合條件，介質(zhì)中微量鋅的溶解使水中的含鋅量有所增加，鋅的增加能阻止方解石結(jié)構(gòu)的大塊絮狀污垢的生成和長大，代之以形成致密顆粒狀文石結(jié)構(gòu)的碳酸鹽水垢。這種水垢粒子自身表面圓潤，使得顆粒間不易粘聯(lián)和沉積，而會(huì)隨波逐流，存在于整個(gè)循環(huán)的水體系統(tǒng)中。因此，在容器的冷壁上不會(huì)出現(xiàn)硬的結(jié)垢。微電池反應(yīng)使得水中懸浮的帶電粒子表面的電荷被中和，阻止了固體顆粒物間的引力，避免了方解石絮狀物的橋連作用，因此，固體顆粒物長大的物理?xiàng)l件被破壞，形成文石結(jié)構(gòu)的顆粒物無處著床沉積。即使固體顆粒物在流動(dòng)較弱的局部發(fā)生沉積，也是以松散的堆積為主，形成顆粒的堆積物而不是硬垢層，對(duì)水的滲透性和熱地傳導(dǎo)不會(huì)產(chǎn)生明顯的影響，通過簡(jiǎn)單的定期排放就能夠達(dá)到消除的目的。
研究表明經(jīng)過本發(fā)明活化床處理過的水形成的水垢的外觀平坦，呈圓形、顆粒狀、棒狀的粉體顆粒，并且不會(huì)粘附于塑料、陶瓷及金屬的表面上，很容易通過過濾或沖洗等簡(jiǎn)單方法除去。
研究還表明，通常各種微生物只能在特定的氧化還原電位下生長，電位的大幅變化能夠破壞細(xì)菌的細(xì)胞，從而抑制細(xì)菌的生長。一方面，由于合金表面會(huì)形成不同電位的無數(shù)原電池，其電位電壓從+200mV～-500mV，在微區(qū)中形成巨大的高能電場(chǎng)，當(dāng)水流通過合金活化床時(shí)，水中的微生物及藻類在合金表面電場(chǎng)的作用下，其生理機(jī)能被破壞，細(xì)胞膜過氧化而死亡，達(dá)到殺藻滅菌的目的。另一方面，當(dāng)合金表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氫氧根離子和過氧化氫，過氧化氫的強(qiáng)氧化性會(huì)殺滅幾乎所有微生物，所以對(duì)微生物的抑制效果明顯。同時(shí)，釋放出的鋅離子能夠阻止酶的合成，降低有機(jī)體通過光合作用進(jìn)行新陳代謝的能力，影響有機(jī)體的正常生長，達(dá)到抑制微生物繁殖的目的；通過阻止葉綠素的合成而控制藻類生長，消除水體中的各種微生物，實(shí)現(xiàn)凈化和殺菌。
通過以上所述活性炭纖維/特種合金纖維復(fù)合過濾層的凈化作用、超強(qiáng)遠(yuǎn)紅外功能納米陶瓷球活化層的活化作用和特種合金層的氧化還原電位綜合調(diào)控作用的相互協(xié)同，使經(jīng)過活化床的水中的機(jī)械雜質(zhì)被除去，氧化性物質(zhì)被還原，水分子團(tuán)的締合度被減小，水中鹽離子的水合半徑增大，帶電粒子表面的荷電性能被改變，從而達(dá)到1.水的17O-NMR值降低10Hz以上；2.pH＝7.5時(shí)，水的氧化還原電位小于-200mV，水中含氧量小于5ppb。
試驗(yàn)表明，本發(fā)明活化床用于鍋爐及換熱器等的水處理系統(tǒng)時(shí)，可有效地降低水的腐蝕性、鹽類結(jié)垢和雜質(zhì)附壁能力，同時(shí)可抑制細(xì)菌的生長，使鍋爐給水的水中浮垢和器壁軟垢晶型以紋石結(jié)構(gòu)為主，阻垢率達(dá)60％以上；在換熱器運(yùn)行四十天后，對(duì)藻類、細(xì)菌等的殺滅率達(dá)98％以上。
經(jīng)過本發(fā)明活化床處理后的水，還能夠降低氯和硫的含量、改善味覺，提高水的潤濕性和清潔能力；改善水在土壤中的滲透性；改善種子萌發(fā)；減少游泳池和應(yīng)用水箱中微生物的生長等多種功能和用途；同時(shí)還具有節(jié)能、無需化學(xué)藥品、免維修和省時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
下面給出本發(fā)明的具體實(shí)施例實(shí)施例1特種合金纖維按如下配方熔煉制成銅65％，鋅20％，錫5％，鎳5％，鐵0.5％、錳0.1％和鈰0.1％，硅1％，鎂1％，鉻0.6％，鉬1.2％和釩0.5％；直徑為25-50μm，長度為1.3-5mm?；钚蕴祭w維為市售聚丙烯腈基活性碳纖維，平均直徑為10μm，長度為1-10mm。
特種合金粉粒按如下配方熔煉制成銅60％，鋅25％，錫5％，鎳5％，鐵0.5％、錳0.35％、鈰0.15％、硅1％，鉻1.0％，鉬1.0％和釩1.0％；特種合金粉粒直徑為0.5-1.8mm。
以圖2所示方式裝填，具體是以公稱直徑為500mm，長為1000mm不銹鋼桶體作為床體，將所述活性炭纖維/特種合金纖維按體積比1∶1充分混合后，填充于其內(nèi)，用法蘭封口，并連接一端于進(jìn)水口閥門；以公稱直徑為500mm，長為3000mm不銹鋼桶體作為床體，將所述的超強(qiáng)遠(yuǎn)紅外納米陶瓷球(直徑為2.0-4.5mm)填充于其內(nèi)，以法蘭封口，并使一端與活性炭纖維/特種合金纖維床層用管路相連接；以公稱直徑為300mm，長為2000mm不銹鋼桶體為床體，將所述特種合金粉粒填充于其內(nèi)，以法蘭封口，并使其一端與所述陶瓷球活化層的另一端用管路相連接，其另一端與2t/h的低壓蒸汽鍋爐(鍋爐型號(hào)為KAW-53-AIV)補(bǔ)水口用管路相連接，制造成本發(fā)明活化床。水在各層的停留時(shí)間分別為6、18、4分鐘。使用時(shí)應(yīng)保持不銹鋼外套管接地良好。
該活化床系統(tǒng)的給水水質(zhì)為懸浮固體141mg/LCa2+86/L Mg2+ 23mg/LHCO3- 154mg/L Fe2+ 1.30mg/LSiO233.6mg/L Cl-102mg/LpH7.6 電導(dǎo)率492μs/cm，運(yùn)行40天后，測(cè)試的阻垢率達(dá)66％；開爐檢查，爐筒壁及內(nèi)管有一層約1mm的軟垢，用高壓水槍沖洗，水垢即可被沖下，露出光潔的爐壁，爐壁及內(nèi)管均無硬垢或腐蝕。
實(shí)施例2所述活化床與實(shí)施例1相同。該系統(tǒng)給水水質(zhì)也與實(shí)施例1相同。
將其應(yīng)用于熱水鍋爐(型號(hào)為CWNS0.1-95/70)的水處理系統(tǒng)。水在各層的停留時(shí)間分別為3.5、10、2分鐘。運(yùn)行40天后，測(cè)試阻垢率為65％；開爐檢查，爐筒壁及內(nèi)管有一層0.8mm的軟垢，用高壓水槍沖洗，水垢即可被沖下，露出光潔的爐壁，爐筒壁及管內(nèi)均無硬垢或腐蝕，測(cè)試回水中所含異氧菌落數(shù)小于104個(gè)/ml，回水管中粘泥量小于2ml/m3。
實(shí)施例3
活化床的填充材料與實(shí)施例1基本相同。但按圖1所示方式裝填，具體是以公稱直徑為800mm，長為2000mm不銹鋼桶體作為床體，將所述活性炭纖維/特種合金纖維(直徑30-70μm，長度為2-8mm)按體積比1∶1充分混合后，填充于底部，床高450mm，超強(qiáng)遠(yuǎn)紅外納米陶瓷球(直徑為3.5-5.0mm)填充于中部，床高1200mm，特種合金粉粒填(直徑為0.1-1.2mm)充于頂部，床高350mm。從底部進(jìn)水，頂部出水，并與2t/h的低壓蒸汽鍋爐(鍋爐型號(hào)為KAW-53-AIV)補(bǔ)水口相連接，制造成本發(fā)明活化床。水在各層的停留時(shí)間分別為7、18、5分鐘。使用時(shí)應(yīng)保持不銹鋼外套管接地良好。
鍋爐運(yùn)行條件與實(shí)施例1相同。運(yùn)行40天，測(cè)試阻垢率達(dá)60％；開爐檢查，爐筒壁及內(nèi)管有一層約1mm的軟垢，用高壓水槍沖洗，水垢即可被沖下，露出光潔的爐壁，爐筒壁及內(nèi)管均無硬垢或腐蝕。
實(shí)施例4特種合金纖維按如下配方熔煉銅50％，鋅25％，錫12％，鎳10％，鐵0.5％、錳0.02％和釹0.01％，硅1％，鉻1％，鉬0.5％；直徑為60-100μm，長度為4-10mm。
特種合金粉粒按如下配方熔煉銅50％，鋅30％，錫10％，鎳5％，鐵0.5％、錳0.1％和鈰0.15％、硅1.1％，鎂1.05％，鉻1.0％，鉬1.0％和釩0.1％；粉粒直徑1.0-2.0mm。余同實(shí)施例1。
按照?qǐng)D3所示方式裝填，具體是以公稱直徑為800mm，長為2000mm不銹鋼桶體作為床體，將所述活性炭纖維/特種合金纖維按體積比1∶1充分混合后，填充于底部，床高500mm，超強(qiáng)遠(yuǎn)紅外納米陶瓷球(直徑為2.5-4.0mm)填充于頂部，床高1500mm。以底部和頂部均以法蘭封口，底部為進(jìn)水口，頂部出水與裝有特種合金粉粒的不銹桶體鋼相連，不銹鋼桶體的公稱直徑為300mm，長為2000mm，再與鍋爐進(jìn)水口連接。水在活性炭纖維/特種合金纖維層、超強(qiáng)遠(yuǎn)紅外納米陶瓷球活化層的停留時(shí)間分別為5、22分鐘。特種合金粉粒中水的停留時(shí)間為4分鐘。使用時(shí)應(yīng)保持不銹鋼桶體接地良好。
鍋爐及補(bǔ)給水水質(zhì)同實(shí)施例1。運(yùn)行40天后，測(cè)試阻垢率達(dá)63％；開爐檢查，爐筒壁及內(nèi)管有一層約1mm的軟垢，用高壓水槍沖洗，水垢即可被沖下，露出光潔的爐壁，爐筒壁及內(nèi)管均無硬垢或腐蝕。
比較例1
將實(shí)施例1中陶瓷球活化層省去，其它條件與實(shí)施例1相同。運(yùn)行30天后，測(cè)試阻垢率為52％；開爐檢查，爐筒壁及內(nèi)管有一層約2mm的軟垢，用高壓水槍沖洗，水垢大部分可被沖下，鍋體上有少量殘留垢層，但無腐蝕。
比較例2將實(shí)施例2中的活性炭纖維/特種合金纖維復(fù)合層改為僅用活性炭纖維，在與實(shí)施例2相同條件下運(yùn)行30天后檢查，活性炭纖維層流動(dòng)阻力變大，水中所含異氧菌落數(shù)為5×105個(gè)/ml；開爐檢查時(shí)，爐筒壁及內(nèi)管管壁無腐蝕，但回水管中有細(xì)菌粘膜粘附于管壁，粘泥量為14ml/m3。
比較例3將實(shí)施例1中活化床的第三層(特種合金粉粒層)省去，其它條件與實(shí)施例1相同。運(yùn)行30天后開爐檢查，爐筒壁及內(nèi)管有一層約2mm的垢層，用高壓水槍沖洗，水垢不易被沖下，但無腐蝕；測(cè)試阻垢率為45％。
比較例4將實(shí)施例2中活化床的第三層特種合金層省去，在其他與實(shí)施例2相同的條件下運(yùn)行。運(yùn)行30天后檢查，水中所含異氧菌落數(shù)為8×107個(gè)/ml；開爐檢查時(shí)，爐筒壁及內(nèi)管管壁無腐蝕，但有細(xì)菌粘膜粘附于回水管壁，粘泥量為20ml/m3。
由比較例可以看出，當(dāng)減少某一層填料，或者把所述的復(fù)合層中的填料改為單一填料時(shí)，本發(fā)明活化床的技術(shù)效果會(huì)降低或弱化。這也意味著，本發(fā)明活化床即使不采用比較理想的三層復(fù)合設(shè)計(jì)，所述的阻垢、凈化和殺菌等技術(shù)效果雖然會(huì)有所降低，但并非沒有積極作用，只是比較而言功能有所弱化而已。在企業(yè)條件限制或者是技術(shù)要求允許的情況下，本發(fā)明活化床的非理想設(shè)計(jì)依然具有實(shí)際使用推廣意義。
權(quán)利要求
1.一種水處理活化床，它包括按水流方向依次裝填在床體內(nèi)的如下結(jié)構(gòu)(1)活性炭纖維/特種合金纖維復(fù)合過濾層活性炭纖維的平均直徑為10μm，長度為1-10mm，所述活性炭纖維/特種合金纖維兩種纖維的體積比為1∶1；水在其中的實(shí)際流速設(shè)計(jì)為0.8-1m/min，停留時(shí)間大于2min；(2)陶瓷球活化層水在其中的實(shí)際流速設(shè)計(jì)為0.6-1m/min，停留時(shí)間大于10min；所述的陶瓷球?yàn)槌瑥?qiáng)遠(yuǎn)紅外納米陶瓷球，直徑為2-5mm；(3)特種合金層采用特種合金粉?；蚶w維中的一種；水在其中的實(shí)際流速設(shè)計(jì)為0.5-1.2m/min，停留時(shí)間大于1min；所述特種合金粉粒或纖維均按如下配方冶煉制成銅50～70％，鋅20～35％，錫5～15％，鎳5～10％，鐵0.5～1％、錳0.01～0.1％和釹或鈰稀土元素0.01～0.15％；另外還含有硅1～3％，鎂1～3％，鉻0.1～1.0％，鉬0.1～1.0％和釩0.1～1.0％中一種或多種；各組分之和為100％；所述特種合金粉粒的直徑為0.1-2mm；所述特種合金纖維的直徑為20-100μm，長度為1-10mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理活化床，其特征在于所述的活性炭纖維/合金纖維復(fù)合過濾層、陶瓷球活化層和特種合金層三層填料依次填裝于一個(gè)床體內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述水處理活化床，其特征在于所述的活性炭纖維/合金纖維復(fù)合過濾層、陶瓷球活化層和特種合金層三層填料分別裝填于三個(gè)依次用管道連接的床體內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述水處理活化床，其特征在于所述的特種合金粉粒層或特種合金纖維層單獨(dú)裝填于一個(gè)床體內(nèi)，另外的活性炭纖維/特種合金纖維復(fù)合過濾層和陶瓷球活化層兩層填料依次填裝于另一個(gè)床體內(nèi)，兩個(gè)床體有管道連接。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的水處理活化床，其特征在于它用于低中壓工業(yè)熱水鍋爐和蒸汽鍋爐的水處理系統(tǒng)以及民用水的處理系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及水處理活化床及其用途。該活化床包括按水流方向依次裝填在床體內(nèi)的如下結(jié)構(gòu)1.體積比為1∶1的活性炭纖維/合金纖維復(fù)合過濾層活性炭纖維平均直徑10μm，長度1－10cm，；水的實(shí)際流速0.8－1m/min，停留時(shí)間大于2min；2.陶瓷球活化層水的實(shí)際流速0.6－1m/min，停留時(shí)間大于10min；陶瓷球?yàn)槌瑥?qiáng)遠(yuǎn)紅外納米陶瓷球，平均直徑為2－5mm；3.特種合金層可采用特種合金的粉粒或纖維中的一種；水的實(shí)際流速0.5－1.2m/min，停留時(shí)間為大于1min；合金粉粒直徑為0.1－2mm，合金纖維直徑為20－100μm，長度為1－10cm；所述特種合金配方是銅、鋅、錫、鎳含量占97.95％，鉻、鉬、釩、錳微量元素占2％，具有4f電子的稀土元素鈰或釹占0.05％。
文檔編號(hào)C02F1/46GK1765758SQ20051001495
公開日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2005年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月31日
發(fā)明者梁金生, 歐秀芹, 王麗娟, 梁廣川 申請(qǐng)人:河北工業(yè)大學(xué)