Scaling(Scaling verwijst naar de vorming van vaste, kristallijne afzettingen op oppervlakken die in contact komen met water. Deze afzettingen worden veroorzaakt door de oververzadiging van bepaalde opgeloste zouten in het water, die onder specifieke thermodynamische omstandigheden neerslaan. Scaling is een veelvoorkomend probleem in industriële systemen zoals warmtewisselaars, leidingen, koeltorens, boilers en membraansystemen en kan de efficiëntie en levensduur van deze systemen aanzienlijk beïnvloeden.

Oorzaken van schilfering

De belangrijkste oorzaak van kalkaanslag is de oververzadiging van zouten in het water, waardoor ze kristalliseren. De volgende factoren dragen bij aan de vorming van kalkaanslag:

Chemische samenstelling van het water
  • Verharder:
    • Calcium- en magnesiumionen zijn de belangrijkste oorzaken van kalkaanslag.
    • Voorbeelden: Calciumcarbonaat (CaCO₃), calciumsulfaat (CaSO₄).
  • Andere stoffen die kalkaanslag veroorzaken:
    • Silicaten: vorming van silica-afzettingen (SiO₂).
    • Barium- en strontiumverbindingen: Bariumsulfaat (BaSO₄) en strontiumsulfaat (SrSO₄).
Temperatuur
  • De oplosbaarheid van veel zouten (bijvoorbeeld calciumcarbonaat) neemt af als de temperatuur stijgt. Dit leidt tot de neerslag van zouten in warmte-intensieve processen zoals in boilers of warmtewisselaars.
pH-waarde
  • Een verhoging van de pH-waarde verhoogt de vorming van calciumcarbonaat, omdat er meer carbonaationen beschikbaar zijn.
Druk
  • In hogedruksystemen, zoals omgekeerde osmose, kan de verhoogde concentratie van zouten leiden tot oververzadiging en dus tot kalkafzetting door het effect van de druk.
Verdamping
  • In koeltorens en gesloten circuits verhoogt verdamping het zoutgehalte in het water, wat oververzadiging bevordert.

Effecten van schaalvergroting

Schaalvergroting heeft een grote invloed op de werking en efficiëntie van systemen:

Warmteoverdracht
  • Afzettingen in warmtewisselaars en boilers werken als isolatoren, wat de warmteoverdracht belemmert en het energieverbruik verhoogt.
Hydraulica
  • Schaalverkleining verkleint de doorsnede van pijpen en kanalen, waardoor het drukverlies toeneemt en de stromingscapaciteit afneemt.
Schade aan systemen
  • Harde afzettingen kunnen corrosie bevorderen door plaatselijke concentratiecellen te creëren.
  • Kalkaanslag kan membranen in omgekeerde osmosesystemen verstoppen en onherstelbaar beschadigen.
Onderhoudsinspanning en -kosten
  • Regelmatig reinigen en ontkalken leidt tot hogere bedrijfskosten en langere stilstand.

Detectie en bewaking van schaalvergroting

  1. Visuele inspectie:

    • Detectie van afzettingen in leidingen of warmtewisselaars door visuele inspectie.

  2. Analyse van de waterchemie:

    • Bepaling van hardheid (calcium- en magnesiumconcentratie) en andere ionen die van belang zijn voor kalkaanslag (bijv. sulfaten en silicaten).
    • Meting van de pH-waarde en alkaliteit.

  3. Indices voor schaalevaluatie:

    • Langelier verzadigingsindex (LSI):
      • Geeft aan of water de neiging heeft om kalkaanslag te vormen.
      • Positieve waarden duiden op een schalingstendens.
    • Ryznar-stabiliteitsindex (RSI):
      • Evalueert de stabiliteit van calciumcarbonaat in water.

  4. Online toezicht:

    • Gebruik van geleidbaarheids-, troebelheidsmeters of ionensensoren voor real-time monitoring.

Preventie en bestrijding van schilfering

1. waterbehandeling
Verzachten

Een van de meest elementaire maatregelen om kalkaanslag te voorkomen is het verwijderen van hardheidsvormers (calcium- en magnesiumionen) uit het water.

  • Ionenuitwisselingsproces:

    • Hardheidsvormers worden verwijderd door ionenwisselaarharsen en uitgewisseld voor natriumionen.
    • Voordeel: effectieve vermindering van calcium- en magnesiumionen die kalkaanslag veroorzaken.
    • Toepassingsgebied: Koelwatersystemen, boilersystemen en proceswatercircuits.

  • Soda-kalk proces:

    • Toevoeging van kalkmelk (Ca(OH)₂) en natriumbicarbonaat (NaHCO₃) om calcium- en magnesiumcarbonaat neer te slaan.
    • Voordeel: bijzonder geschikt voor grote watervolumes, zoals bij de behandeling van rivierwater.
Membraanproces

Membraanprocessen zoals nanofiltratie (NF) en omgekeerde osmose (RO) zijn zeer efficiënte technologieën voor het verwijderen van zouten die kalkaanslag veroorzaken.

    • Nanofiltratie (NF):

      • Verwijdering van tweewaardige ionen zoals calcium en magnesium, die de belangrijkste oorzaken van kalkaanslag zijn.
      • Typische toepassing: Voorbehandeling van proceswater voor koel- of ketelcircuits.

    • Omgekeerde osmose (RO):

      • Verwijdert bijna alle opgeloste zouten, inclusief slecht oplosbare verbindingen zoals calciumsulfaat (CaSO₄).
      • Uitdaging: Membranen zijn bijzonder gevoelig voor aanslag en vereisen het gebruik van antiscalants zoals ALMA AQUA Mem.
Omgekeerde osmose met biologische voorbehandeling

Afbeelding: Ons ALMA OSMO omgekeerde osmosesysteem voor interne waterrecycling

2. chemische processen ter voorkoming van kalkaanslag

Antiscalants voor membraanprocessen

Antiscalants voorkomen de kristallisatie van zouten en hun afzetting op membraanoppervlakken. ALMAWATECH biedt speciaal ontwikkelde producten voor de optimalisatie van membraansystemen:

  • ALMA AQUA Mem Antiscalants:
    • Zeer effectieve fosfonaten en polyacrylaten die de vorming van calciumcarbonaat, calciumsulfaat, bariumsulfaat en silicaten remmen.
    • Voordelen:
      • Langere levensduur van membranen.
      • Hogere efficiëntie van het omgekeerde osmosesysteem door vermindering van kalkaanslag.
      • Optimalisatie van de retentiesnelheid bij hoge concentraties kalkvormende ionen.
Hardheidsstabilisatoren en dispergeermiddelen voor koel- en ketelcircuits

Koelwatersystemen en boilersystemen zijn bijzonder gevoelig voor kalkaanslag als gevolg van hoge temperaturen en verdamping, waardoor de concentratie van zouten toeneemt. ALMAWATECH biedt effectieve oplossingen met ALMA AQUA hardheidsstabilisatoren en dispergeermiddelen:

  • Hardheidsstabilisatoren:

    • Speciaal geformuleerde fosfonaten en polyacrylaten die de oplosbaarheid van verhardingsmiddelen verhogen en hun neerslag voorkomen.
    • Toepassingsgebieden:
      • Open en gesloten koelwatersystemen.
      • Ketelsystemen met gemiddelde tot hoge druk.
    • Voordelen:
      • Voorkomen van calciumcarbonaat- en calciumsulfaatafzettingen.
      • Bescherming van warmtewisselaars en leidingen tegen kalkaanslag.

  • Dispergeermiddelen:

    • Dispergeermiddelen houden fijne deeltjes in suspensie en voorkomen dat ze bezinken.
    • Effectief in het bestrijden van complexere kalkafzettingen zoals silicaten en ijzeroxiden.
    • Toepassingsgebieden:
      • Industriële koelcircuits met hoge belastingen door zwevende vaste deeltjes.
    • Voordelen:
      • Bescherming tegen warmteverlies door aangroei.
      • Minder schoonmaak- en onderhoudswerk.
3. operationele optimalisatie
  • Temperatuurbeheer:
    • De bedrijfstemperatuur in warmtewisselaars en boilers beperken.
  • Blasdown (ontzilting):
    • In koeltorens wordt geconcentreerd water afgevoerd en vervangen door vers water om de zoutconcentratie onder controle te houden.
4. mechanische reiniging
  • Regelmatige reiniging van leidingen en warmtewisselaars door chemische of mechanische ontkalking.
Bedrijfsvloeistoffen en waterchemie voor membraansystemen, koelwater en boilersystemen van ALMAWATECH

Foto: ALMA AQUA bedrijfsvloeistoffen, antiscalants voor membraansystemen, hardheidsstabilisatoren voor koelcircuits en boilersystemen

Schaalvergroting in specifieke toepassingsgebieden

1. koelcircuits
  • Probleem: verdamping leidt tot ophoping van verhardingsmiddelen en silicaten.
  • Oplossing: Gebruik van antiscalants en afblaasproces.
2. ketelinstallaties
  • Probleem: vorming van harde kalksteenafzettingen door hoge temperaturen en druk.
  • Oplossing: ketelwater behandelen met ontharding en demineralisatie.
3. omgekeerde osmosesystemen
  • Probleem: kalkaanslag van calciumsulfaat en silicaten op de membranen.
  • Oplossing: Toevoegen van antiscalants en regelmatig chemisch reinigen.
4. behandeling van rivierwater
  • Probleem: hoge concentraties gesuspendeerde en opgeloste zouten.
  • Oplossing: Voorfiltratie en ontharding vóór waterbehandeling.

Conclusie

Scaling is een wijdverbreid probleem in industriële water- en afvalwaterbehandeling dat de efficiëntie en levensduur van systemen aanzienlijk kan schaden. Een uitgebreide analyse van de waterchemie, het gebruik van moderne waterbehandelingstechnologieën en preventieve maatregelen zoals het gebruik van antiscalants en hardheidsstabilisatoren zijn cruciaal om kalkaanslag te voorkomen. Voortdurende controle en optimalisatie van de bedrijfsomstandigheden helpt om de kosten voor onderhoud en energieverbruik te minimaliseren en de bedrijfsveiligheid te garanderen.

Voor meer informatie over onze producten kunt u altijd contact met ons opnemen!

info@almawatech.com

06073 687470