Osady to substancje stałe, które osadzają się na powierzchniach rur, wymienników ciepła, zbiorników lub innych systemów przenoszących wodę. Substancje te powstają w wyniku wytrącania się rozpuszczonych substancji, które krystalizują się lub zestalają w wyniku procesów chemicznych, fizycznych lub biologicznych. W przemysłowym uzdatnianiu wody i ścieków osady są częstym problemem, ponieważ mogą utrudniać przepływ, zmniejszać wydajność systemów i prowadzić do zwiększonych kosztów konserwacji.

Zaplecze techniczne

Osady tworzą się głównie w systemach, w których woda jest podgrzewana, odparowywana lub sprężana, lub w których występują różnice w stężeniu rozpuszczonych substancji. Procesy te sprzyjają tworzeniu się substancji stałych, które przylegają do powierzchni systemów. Osady często składają się z węglanu wapnia (CaCO₃), soli magnezu, siarczanów, krzemianów i innych słabo rozpuszczalnych związków.

W praktyce przemysłowej rozróżnia się różne rodzaje depozytów:

  1. Kamień kotłowy:
    Ten rodzaj osadu często występuje w systemach kotłowych i wymiennikach ciepła, w których woda jest podgrzewana lub odparowywana. Wraz ze wzrostem temperatury i stężenia jonów wapnia i magnezu, jony te krystalizują jako węglan wapnia lub krzemian magnezu i tworzą stałe osady. Te warstwy kamienia działają jak izolator i zmniejszają wydajność wymienników ciepła, utrudniając wymianę ciepła i zwiększając koszty energii.

  2. Produkty korozji:
    Korozja może powodować uwalnianie jonów metali z rur i elementów systemu, które następnie tworzą osady tlenków lub szlam korozyjny w połączeniu z tlenem lub innymi pierwiastkami. Osady te utrudniają przepływ wody w rurach i mogą prowadzić do zatorów.

  3. Biofilmy:
    Osady pochodzenia organicznego są często powodowane przez wzrost mikroorganizmów, które kolonizują wilgotne, wodonośne systemy. Te biofilmy składają się z bakterii i innych mikroorganizmów, które tworzą na powierzchniach warstwę przypominającą śluz. W obiegach chłodniczych i systemach uzdatniania wody biofilmy zmniejszają natężenie przepływu i pogarszają skuteczność procesów dezynfekcji.

  4. Wytrącanie chemiczne:
    Dodanie substancji chemicznych lub zmiany wartości pH lub temperatury mogą prowadzić do wytrącania chemicznego. Na przykład związki żelaza, aluminium lub fosforanów mogą wytrącać się w wodzie i pozostawać w postaci osadów na powierzchniach zbiorników i rur.

Przyczyny i skutki osadów

Na powstawanie osadów mają wpływ różne czynniki:

  • Wzrost temperatury: Wraz ze wzrostem temperatury rozpuszczalność wielu soli spada, powodując ich wytrącanie się z wody i tworzenie osadów.
  • Przesycenie stężenia: Jeśli stężenie rozpuszczonych substancji, takich jak jony wapnia lub magnezu, w wodzie jest zbyt wysokie, substancje te wytrącają się w postaci ciał stałych.
  • Wahania wartości pH: Zmiany wartości pH mogą wpływać na rozpuszczalność soli, powodując wytrącanie się substancji i ich osadzanie na powierzchniach.
  • Prędkość przepływu: W obszarach o niskiej prędkości przepływu lub w martwych strefach systemu prawdopodobieństwo tworzenia się osadów jest wyższe, ponieważ cząstki mogą łatwiej sedymentować.

Wpływ osadów na przemysłowe systemy wodno-ściekowe jest znaczący:

  • Straty wymiany ciepła: Osady w wymiennikach ciepła i systemach kotłów zmniejszają szybkość wymiany ciepła, ponieważ ciała stałe działają jak warstwa izolacyjna. Zwiększa to zużycie energii i koszty operacyjne.
  • Zablokowanie przewodów rurowych: W systemach wodonośnych osady mogą zmniejszać przekrój rur, prowadząc do strat ciśnienia, nieefektywnego przepływu, a w najgorszym przypadku do zatorów.
  • Ryzyko korozji: Osady mogą prowadzić do korozji infiltracyjnej, ponieważ sprzyjają miejscowym reakcjom chemicznym, które atakują powierzchnię materiału.
  • Problemy higieniczne: Osady, zwłaszcza biofilmy, mogą zmniejszać skuteczność środków dezynfekujących i zwiększać ryzyko higieniczne, ponieważ mikroorganizmy są chronione w osadach.

Środki zapobiegające powstawaniu osadów

Zapobieganie powstawaniu osadów i ich kontrola jest istotnym aspektem działania przemysłowych systemów wodno-ściekowych. Najważniejsze środki obejmują

1. uzdatnianie i zmiękczanie wody

Procesy zmiękczania, takie jak wymiana jonowa (np. ALMA ION) lub odwrócona osmoza (np. ALMA OSMO VE) mogą usuwać jony wapnia i magnezu z wody, aby zapobiec tworzeniu się kamienia. Procesy te zmniejszają stężenie jonów odpowiedzialnych za powstawanie osadów i poprawiają jakość wody.

System odwróconej osmozy firmy ALMAWATECH do oczyszczania ścieków

Zdjęcie: System odwróconej osmozy do produkcji wody demineralizowanej ze ścieków(ALMA OSMO VE)

2. stosowanie antyskalantów

Antyskalanty to dodatki chemiczne, które zostały opracowane specjalnie w celu zapobiegania tworzeniu się osadów. Ich działanie polega na zakłócaniu tworzenia się kryształów i hamowaniu wzrostu osadów. Dodatki te są często stosowane w systemach wody chłodzącej, systemach odwróconej osmozy i wymiennikach ciepła.

3. regularne czyszczenie i konserwacja

Procesy czyszczenia, takie jak czyszczenie chemiczne, płukanie kwasem lub płukanie mechaniczne, są niezbędne do usunięcia już powstałych osadów. Regularne czyszczenie zapobiega nadmiernemu gromadzeniu się osadów i zapewnia wydajne działanie systemu.

4. optymalizacja parametrów operacyjnych

Ryzyko powstawania osadów można zmniejszyć poprzez optymalizację temperatury, wartości pH i natężenia przepływu w systemach. Prawidłowe monitorowanie systemu zapewnia zminimalizowanie warunków tworzenia się osadów.

Praktyczne przykłady

Obieg wody chłodzącej

Osady węglanu wapnia często tworzą się w wieżach chłodniczych i obiegach chłodzenia, zwłaszcza w wysokich temperaturach roboczych. Stosowanie antyskalantów i regularne przedmuchiwanie może zmniejszyć stężenie rozpuszczonych substancji i ryzyko powstawania osadów.

Proszę odkryć nasze płyny eksploatacyjne zapobiegające powstawaniu osadów, rozwojowi bakterii biologicznych, legionelli i korozji w obiegach chłodzenia wody chłodzącej ALMA AQUA.

Systemy kotłów

W przemysłowych systemach kotłowych, w których woda jest odparowywana, może tworzyć się kamień kotłowy. Systemy zmiękczania są często instalowane przed kotłem w celu obniżenia stężenia jonów wapnia i magnezu oraz ograniczenia tworzenia się osadów.

Proszę odkryć nasze środki zapobiegające osadzaniu się kamienia, piany i korozji w systemach kotłowych ALMA AQUA Boiler Water.

Systemy odwróconej osmozy

W systemach odwróconej osmozy rozpuszczone sole i substancje organiczne mogą tworzyć osady na membranach, które utrudniają przepływ permeatu i zmniejszają wydajność systemu. Stosowanie antyskalantów i regularne cykle płukania membran zapobiegają powstawaniu tych osadów.

Proszę odkryć nasze środki do czyszczenia membran, antyskalanty i środki zwiększające wydajność systemów membranowych i systemów odwróconej osmozy ALMA AQUA Membrane.

Wnioski

Osady są istotnym problemem w przemysłowym uzdatnianiu wody i oczyszczaniu ścieków, ponieważ mogą zmniejszać wydajność systemów, prowadzić do korozji i zwiększać koszty konserwacji. Prewencyjne uzdatnianie wody, stosowanie antyskalantów i regularne czyszczenie są niezbędne do kontrolowania osadów i optymalizacji pracy instalacji. Dokładne monitorowanie i dostosowywanie parametrów roboczych pomaga zminimalizować powstawanie osadów i zapewnić długotrwałe działanie systemów przenoszących wodę.