一种水处理活化床及其用途制造技术

本发明专利技术涉及水处理活化床及其用途。该活化床包括按水流方向依次装填在床体内的如下结构：１．体积比为１∶１的活性炭纤维／合金纤维复合过滤层：活性炭纤维平均直径１０μｍ，长度１－１０ｃｍ，；水的实际流速０．８－１ｍ／ｍｉｎ，停留时间大于２ｍｉｎ；２．陶瓷球活化层：水的实际流速０．６－１ｍ／ｍｉｎ，停留时间大于１０ｍｉｎ；陶瓷球为超强远红外纳米陶瓷球，平均直径为２－５ｍｍ；３．特种合金层：可采用特种合金的粉粒或纤维中的一种；水的实际流速０．５－１．２ｍ／ｍｉｎ，停留时间为大于１ｍｉｎ；合金粉粒直径为０．１－２ｍｍ，合金纤维直径为２０－１００μｍ，长度为１－１０ｃｍ；所述特种合金配方是铜、锌、锡、镍含量占９７．９５％，铬、钼、钒、锰微量元素占２％，具有４ｆ电子的稀土元素铈或钕占０．０５％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水处理技术，具体为一种锅炉及换热器等给水处理系统中具有活化净化水并可去除或防止水垢功能的水处理活化床及其用途技术，国际专利主分类号拟为Int.Cl7.C02F 1/00。
技术介绍
锅炉锅体及换热器表面常常存在结垢和腐蚀现象。结垢会造成传热速率下降、热效率降低和单位成本增加；腐蚀可造成热网设备和锅体锈蚀、剥落，不仅影响热网的正常运行，而且降低了设备的使用寿命，严重时会发生设备穿孔，威胁着人身财产的安全。为了减少和防止系统的结垢和腐蚀，保证锅炉和热网的安全、经济地运行，通常采用设备处理和药剂处理两种方法来解决该问题。设备处理方法主要包括使用过滤器、软水器、除氧器和冷凝水过滤器等配套或专用设备，系统复杂，成本增加，操作不便；药剂处理方法主要是添加阻垢缓蚀剂、游渣分散剂、除氧剂、给水及冷凝水系统的缓蚀剂、消泡剂等化学药剂，容易产生污染，工艺控制困难。在水的预处理方面，目前采用的过滤净水方法，常因过滤介质的寿命短，价格高，易被微生物污染而达不到预期的效果。在水处理缓蚀阻垢方面，目前对低压锅炉，普遍采用软化水以防止结垢，采用机械除氧器-化学除氧剂(亚硫酸钠)除氧以防止设备腐蚀。对中、高压锅炉，普遍采用去离子水以防止结垢，采用机械除氧器-化学除氧剂(亚硫酸钠或联氨)除氧以防止设备腐蚀。这样，锅炉或热网在运行中就需连续排污或定期排污。连续排污设备复杂，运行成本大幅提高，而定期排污停机会造成运行效率下降，影响产量，也会产生冲洗废水。离子交换法离不开钠离子交换器，离子交换剂产生的废水会对人类生存环境造成污染。我国一般采用的都是盐耗为250-500克/摩尔的钠离子交换器，也就是说每置换出水中20克的钙离子或12克镁离子就需要使用250-500克食盐。因此这种离子交换方法对地下水和土壤都具有严重的污染。为了防止污染地下水，美国采用了先限后禁的政策，先是限制使用钠离子交换器，规定盐耗超过110克/摩尔的纳离子交换器不允许使用，后又规定盐耗超过90克/摩尔的钠离子交换器不允许使用，最终是禁止使用钠离子交换器。总之，在越来越重视环保、强调可持续发展的今天，化学阻垢表现出越来越明显的局限性。从可持续发展战略出发，以近年提出的绿色化学新概念为基础，提出了绿色锅炉水处理技术发展战略。该技术的基本思路是(1)去掉离子交换器或者尽量少用离子交换器，以尽量减少离子交换剂再生废水的排放；(2)加入高效缓蚀剂或除氧剂以防止系统腐蚀；(3)加入高效阻垢剂以防止系统结垢，实现锅水运行期间少排污乃至零排污；(4)加入高效缓蚀剂.最大限度地回收凝结水。由此可见，以减少排污与高效阻垢缓蚀技术而达到环保、安全、节能的效果是这一思想的核心。基于此，一些物理阻垢技术被相继开发，如美国专利6,258,250号文献报道了应用电解原理减少水溶液中水垢形成的技术在电解室内，拥有至少两个电极(一个电极为阳极，另一个为阴极)和一个双极性电极，给电解室加上直流电压，以一定时间间隔改变电极极性，从而使水溶液的成分不会发生改变；或在电解室加上交流电压，水溶液通过电解室后，可减少结垢的形成。美国专利5,057,198号介绍了水以两个流柱的形式通过由电解质膜形成的阳极和阴极电解室的阻垢方法，运用在水软化领域。美国专利4,345,981号文献则通过电解来预防生物污垢和结垢的方法，即通过正负极之间一定间隔的转换来清除电极表面的污垢，同时电解形成氧、氢两种气体，覆盖在金属表面，也可防止污垢在金属表面的附着。但这些方法对设备要求高、投资成本大，工艺复杂，并存在高能耗的缺点，且现有的物理处理技术中，没有集净化、缓蚀、阻垢、杀菌功能于一体的水处理设备。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术主要解决的技术问题是提供一种水处理活化床及其用途技术。该水处理活化床具有净化、缓蚀、阻垢和杀菌的功能，并且结构简单，成本低廉，使用寿命长，使用中无排污。本专利技术水处理活化床可用于锅炉给水及换热器的水循环系统，使通过此床的补给水或循环水，分子团与水中杂质分子团的结合形态发生物理和化学性质的变化，达到净化、杀菌、阻垢除垢、缓蚀、同时保护环境的效果。本专利技术解决所述水处理活化床技术问题的技术方案是设计一种水处理活化床，它包括按水流方向依次装填在床体内的如下结构(1)活性炭纤维/特种合金纤维复合过滤层活性炭纤维的平均直径为10μm，长度为1-10mm，所述活性炭纤维/特种合金纤维两种纤维的体积比为1∶1；水在其中的实际流速设计为0.8-1m/min，停留时间大于2min；(2)陶瓷球活化层水在其中的实际流速设计为0.6-1m/min，停留时间大于10min；所述的陶瓷球为超强远红外纳米陶瓷球，直径为2-5mm；(3)特种合金层采用特种合金粉粒或纤维中的一种；水在其中的实际流速设计为0.5-1.2m/min，停留时间大于1min；所述特种合金粉粒或纤维均按如下配方冶炼制成铜50～70％，锌20～35％，锡5～15％，镍5～10％，铁0.5～1％、锰0.01～0.1％和钕或铈稀土元素0.01～0.15％；另外还含有硅1～3％，镁1～3％，铬0.1～1.0％，钼0.1～1.0％和钒0.1～1.0％中一种或多种；各组分之和为100％；所述特种合金粉粒的平均直径为0.1-2mm；所述特种合金纤维的直径为20-100μm，长度为1-10mm。本专利技术解决所述水处理活化床用途技术问题的技术方案是根据本专利技术所述的水处理活化床，其特征在于它用于低中压工业热水锅炉和蒸汽锅炉的水处理系统以及民用水的处理系统。与现有技术相比，本专利技术水处理活化床具有较好地去除或防止水垢并兼及除菌、净化等其他多项功能，且性能稳定、成本低廉、无能耗、寿命长、少维护、无污染。附图说明图1为本专利技术所述的三种或三层填料同装于一个床体的水处理活化床结构示意图；图2为本专利技术所述的三种或三层填料分别装填于三个床体的水处理活化床体结构示意图；图3为本专利技术所述的特种合金粉末层或特种合金纤维单独装填于一个床体，另外两种或两层填料同装于另一个床体的水处理活化床结构示意图；图4为自来水经过陶瓷球活化层前，自来水的核磁共振测试结果图。图5为自来水经过所述的陶瓷球活化层10分钟后，自来水的核磁共振测试结果图。具体实施例方式下面结合实施例进一步说明本专利技术本专利技术设计的一种水处理活化床(以下可简称活化床)，它包括按水流方向依次装填在床体内的如下结构(1)活性炭纤维/特种合金纤维复合过滤层活性炭纤维的平均直径为10μm，长度为1-10mm；特种合金纤维的直径为20-100μm，长度为1-10mm，所述活性炭纤维/特种合金纤维两种纤维的体积比为1∶1；水在其中的实际流速设计为0.8-1m/min，停留时间大于2min。所述的活性炭纤维为市售产品，只要适当选择即可。填装时应将所述的活性炭纤维/特种合金纤维按体积比1∶1混合均匀，装填于不锈钢床体中形成所述的复合过滤层。(2)陶瓷球活化层水在其中的实际流速设计为0.6-1m/min，停留时间大于10min；所述的陶瓷球为超强远红外纳米陶瓷球，直径为2-5mm。本专利技术所述的超强远红外纳米陶瓷球是参照申请人的中国专利ZL02125487.7制备方法所制得，是现有技术。(3)特种合金层采用特种合金的粉粒或纤维中的一种；水在其中的实际流速本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水处理活化床，它包括按水流方向依次装填在床体内的如下结构：（１）活性炭纤维／特种合金纤维复合过滤层：活性炭纤维的平均直径为１０μｍ，长度为１－１０ｍｍ，所述活性炭纤维／特种合金纤维两种纤维的体积比为１∶１；水在其中的实际流速设计 为０．８－１ｍ／ｍｉｎ，停留时间大于２ｍｉｎ；（２）陶瓷球活化层：水在其中的实际流速设计为０．６－１ｍ／ｍｉｎ，停留时间大于１０ｍｉｎ；所述的陶瓷球为超强远红外纳米陶瓷球，直径为２－５ｍｍ；（３）特种合金层：采用特种合金粉粒 或纤维中的一种；水在其中的实际流速设计为０．５－１．２ｍ／ｍｉｎ，停留时间大于１ｍｉｎ；所述特种合金粉粒或纤维均按如下配方冶炼制成：铜５０～７０％，锌２０～３５％，锡５～１５％，镍５～１０％，铁０．５～１％、锰０．０１～０．１％和钕 或铈稀土元素０．０１～０．１５％；另外还含有硅１～３％，镁１～３％，铬０．１～１．０％，钼０．１～１．０％和钒０．１～１．０％中一种或多种；各组分之和为１００％；所述特种合金粉粒的直径为０．１－２ｍｍ；所述特种合金纤维的直径为２０－１００μｍ，长度为１－１０ｍｍ。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁金生，欧秀芹，王丽娟，梁广川，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]