特色說明
長纖過濾設備可完全取代傳統砂濾、玻璃砂及錳砂設備,解決其濾效不彰、設計盲點及廢棄物處理問題,有效去除水中懸浮固形物、有機物、鐵、錳、膠狀物等,具有許多應用實績,歡迎參觀指教。
*長纖過濾設備另有應用於大型製冷冷卻水系統機型,歡迎洽詢。
*長纖過濾設備另有冷凍水除鐵、地下水除鐵、廢水過濾回收、雨水回收…等不同應用機型,歡迎洽詢。
空調系統流程圖
冷卻水引起之障礙
一般冷卻水常引起之問題有四種:
腐蝕(Corrosion)、水垢(Scale)、淤泥(Sludge)、微生物產生的污染物(Microbiological Contamination)。
腐蝕(Corrosion)
金屬腐蝕是經由化學或電化學反應而導致金屬損壞之現象,最主要的腐蝕問題是由氧氣或氧化物如漂水所引起,冷卻水於冷卻水塔中與空氣充份接觸,水中溶存氧高達 8~10ppm,極易促成腐蝕反應發生。
氧氣所引起的腐蝕反應如下:
陽極:Fe → Fe+2 + 2e-
陰極:2e- + ½O2 + H2O → 2OH- / Fe + ½O2 + H2O → Fe(OH)2 → Fe(OH)3Fe2O3
腐蝕的原因大致可分為四種:
點蝕
氧氣及氧化物所引起的腐蝕呈點蝕(Pitting)狀態,易有愈鑽愈深之傾向,若未有效抑制,可能穿透管壁,造成穿孔。
流電腐蝕
不同金屬接合處,因金屬電位不同,產生流電腐蝕 (GalvanicCorrosion),如銅管和碳鋼管板(Tube Sheet)的接合處,碳鋼管板常發生嚴重腐蝕現象。
氧濃淡電池腐蝕
沈澱物上下界面因溶存氧濃度不同形成氧濃淡電池 (OxygenConcentration Cell),而於沈積物下方發生嚴重之腐蝕現象。
酸性腐蝕
若水呈酸性時,陰極反應則成為:2e- + 2H+ → H2,此即金屬直接與酸反應所造成的全面腐蝕。
- 長纖過濾設備具過濾吸附功能,除鐵效能佳:鐵金屬在氧及氧化物存在下形成三氧化二鐵,需使用長束纖維過濾將氧化鐵吸附濾除才不會沉積在金屬表面,形成沉積物下方的嚴重腐蝕現象。
水垢(Scale)
硬質水垢之結晶
如碳酸鈣 (CaCO3) 、硫酸鈣(CaSO4)、或矽酸鎂(MgSiO3)等,結晶型水垢來自水中的 Ca+2 、HCO3-、SO4=、Mg++及 SiO2 等,經濃縮超過飽和溶解度而結晶沈澱。
碳酸鈣(Calcium Carbonate)
在水中最常見的硬度水垢為碳酸鈣水垢(CaCO3),鈣在水中以碳酸氫鈣型式存在,受熱後會形成碳酸鈣沈澱在冷卻水中。鈣、二氧化碳、碳酸氫根、碳酸根在溫度及 pH 改變下會形成不同的型態存在,碳酸鈣最容易形成。碳酸鈣分子為白色,因結合其他水垢,有時會有其他顏色出現。碳酸鈣溶在酸中,有 CO2 逸出,因此會起泡。
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O
硫酸鈣(Calcium Sulfate)
硫酸鈣溶解度與其他水垢比較相對的高,因此在冷卻水中較不會形成水垢問題。硫酸鈣以兩種狀態存在,無水硫酸鈣(CaSO4)和含水硫酸鈣(CaSO4.2H2O),這兩種水垢,因高溫而溶解,通常沈澱會發生在鈣硬度 700ppm 以上及硫酸根 20000~30000ppm 以上。在冷卻水系統中,某些特別容易高濃縮現象之區域,或在有裂縫處,即使整體水質未超過上述高濃度,但仍可能會形成硫酸鈣水垢。
磷酸鈣(Calcium Phosphate)
磷酸鈣與碳酸鈣相同,溫度提高時,溶解度降低。pH 提高時也會減少溶解度。因此,鈣、正磷酸根、pH、溫度是造成磷酸鈣沈積的最主要因素。在冷卻水中鈣從 200ppm 到 1000ppm 不等,正磷酸鹽只要有 2~5ppm,即有形成磷酸鈣水垢的傾向。但在特殊條件下,正磷酸鹽常用來當做冷卻水防蝕劑,藥品中需添加磷酸鹽分散劑,才能防止磷酸鈣水垢生成。
矽酸鎂(Magnesium Silicate)
矽酸鎂(MgSiO3)是一種非常緊密、玻璃狀的水垢,不容易去除,除非用機械或特殊的化學洗劑去除。矽酸鎂的沈澱受到 pH、鎂、二氧化矽的影響。pH 必需在 7.8 以上才會有 MgSiO3 沈澱,其他因素如熱交換率(Heat flux)、水的溫度、Mg/Ca 比。當 Mg/Ca 比為 1 或大於 1 時,MgSiO3 的結垢傾向相對增加,MgSiO3 的沈澱通常伴隨著 CaCO3 而沈澱。溫度增加時,MgSiO3 溶解度減少,MgSiO3 容易沈澱,因此 MgSiO3在熱交換器或低流速處會更嚴重。
矽(Silica)
純的矽垢是不尋常的,一般發生在 SiO2 含量超過 150ppm 時,SiO2溶解度跟隨著 pH 的增加而增加,但冷卻水中通常不可能增加至SiO2 不沈澱的 pH,因為在這麼高的 pH 下,其他的礦物質已經開始沈澱。例如:MgSiO3 碳酸鈣在 pH 增加時會有嚴重的沈澱問題。
氧化鐵(Iron Oxide)
實際而言,氧化鐵形成了沈積物,而非水垢。然而這種沈積物變成非常微密和堅硬,而被指稱為鐵垢,造成的鐵沈積物與其他的垢不同。但問題一樣嚴重。二價亞鐵是溶解的,但當氧化成三價鐵以後,變成 Fe2O3 或 Fe(OH)3 是不溶解的。
- 長纖過濾設備過濾精度高,可快速吸附濾除水垢晶體:纖維過濾能去除水中懸浮物,防止水中懸浮物產生共沈現象造成水垢沈積,長束纖維過濾精度高,在水垢結晶形成時即能把晶體濾除,減少晶體共聚沈澱而形成水垢。
淤泥(Sludge)
軟質不定形物
如積泥(Mud)、細砂、氧化鐵、磷酸鈣、黏泥等沈積物。
軟質沈積物之產生源自水中懸浮固體(即不溶解固形物)之沈澱,一般容易發生在水流較慢之處 ( 流速低於1m/sec),例如水通管外(Shell Side)之熱交換器,熱交換器出口之管端及管板上容易附著淤泥。
硬質水垢沈澱物是由溶解的礦物質因濃度增加或其他因素變化,從溶液中沈澱出來的,兩者不同。
造成淤泥的形成有六種原因:
- 微生物的滋長
- 腐蝕產物
- 補充水的懸浮固體
- 空氣中的灰塵、泥砂吸入冷卻塔中
- 油污製程洩漏由熱交換器進入循環水中
- 大的腐敗物如木屑、樹葉或水塔填充物
沈積物(Deposit)包含水垢及淤泥。沈積物發生除阻塞管路、影響熱交換、降低設備能量外,更會產生[氧濃淡電池],造成沈積物底下之金屬腐蝕(Under-deposit Corrosion)。
- 長纖過濾設備截污量大,可濾除懸浮固形物,快速淨化系統水質: 長束纖維過濾去除冷卻循環水的懸浮固形物及淤泥效果特別良好,減少淤泥產生及其衍生的腐蝕及微生物問題。
微生物產生污染物 (Microbiological Contamination)
本省地處亞熱帶氣候,溫度及濕度均高,冷卻水中微生物繁殖頗為快速。
在冷卻水系統發現的微生物一般可分為:
細菌(Bacteria)
細菌是冷卻水系統中最主要的問題,可分為四種好氣性的黏泥製造者 (Aerobic slime formers) ,惡氣性的腐蝕菌 (Anaerobiccorrosive bacteria),鐵─沈積菌(Iron-depositing bacteria)和硝化菌(Nitrifiers)。
部份細菌生長在陰暗地方或沈積物底下,會放出硫化氫(H2S)味道,此種細菌會腐蝕管路造成破管,例如硫酸還原菌等,此為惡氣性細菌(AnaerobicBecteria)。
細菌繁衍時其細菌本身及分泌物具粘性,易吸著水中之有機物或無機物,積聚形成大塊沈積物,此種微生物黏泥,是好氣性細菌(Aerobic Bacteria),造成之問題與前述沈積物相同。
黴菌(Fungi)
黴菌生長於木頭部份,使木頭腐敗。黴菌和酵母菌沈積物通常存在冷卻循環水中含有高濃度有機碳的地方,避免黴菌造成冷卻水塔木頭的腐敗,紅木因其抗菌性,是一個最佳的選擇。
藻類(Algae)
藻類之生長需要陽光,故常發在冷卻水塔曝光處及散水盤上,其造成障礙除腐化木質,影響散水效果外,小者增加冷卻水之濁度,大者可能阻塞管路。
- 長纖過濾設備截污量大,可濾除微生物殘骸及衍生物,快速淨化系統水質:長束纖維可以濾除冷卻水中經常產生的微生物,並將其殘骸及排泄物去除,減少微生物的大量繁殖。
纖維濾材特性
形狀:束狀長纖維
單絲直徑:幾十微米(μm)至幾微米(μm)
材質:PP(聚丙烯),經永久膨鬆化處理
比表面積:80000m2/m3(相對濾砂比表面積為6000m2/m3)
壽命:正常使用可達10年以上
特殊結構設計:不會脫落短纖,不需定期補充濾料。
反洗:配合空氣及水清洗,反洗水量少。
纖維污染:可使用線上藥洗,永保纖維效能。
去除鐵份:除鐵份功能佳,可吸附濾除水中鐵份。
微生物污染:使用抗菌纖維,防止微生物污染。
長纖過濾設備主要特點
與傳統砂濾優缺點比較
以過濾量12m3 / Hr為例
PDC長纖過濾 | 傳統砂濾 | |
---|---|---|
過濾速度 (LV線性流速) | 60m/hr 深層過濾、上鬆下密、濾層不易穿透 |
<20 m/hr 砂濾流速超過 20 m/hr,濾層易穿透 |
過濾表面積 | 0.196m2 (桶槽直徑為 500m/m) | 0.6m2 (桶槽直徑為 850m/m) |
反洗時間 | 平時反洗設定 5 分鐘/次×4 次/天 | 壓力上升 100psi 必須反洗 反洗時間 20 分鐘/次/天 |
反洗水量 | 0.48m3/ m2/ min (反洗水強度) 0.48m3/m2/min×0.196m2 ×20min/天= 1.88m3/天 |
45m/hr(反洗水強度) 45m/hr×0.6m2=27m3/hr×20min/天=9m3/天 |
反洗耗水量 | 每日反洗一次 1.88m3/天×365 天/年=686 m3/年 |
9m3/天×365 天/年=3285 m3/年 (以 1 次/天計算) |
截污量 | 深層過濾,截污量多,相對反洗頻率低 | 淺層過濾,截污量少,相對反洗頻率高 |
過濾精度 | 2μm 以上粒徑(懸浮物 SS)可濾除 過濾後水質純淨 |
一般標準設計:10μm以上粒徑(懸浮物 SS)可濾除 若採5~10μm以上SS粒徑可濾除設計,相對較易阻塞 |
結塊問題 | 濾材用氣水反洗,不易結塊 | 濾材易受微生物及污染物凝聚而結塊 |
濾材更換 | 濾材可長期使用,不用定期補充更換 濾材被固定、不亂層、不短流、不跑料 |
結塊後易短流、影響過濾效果 反洗時砂子易流失,需常更換 |
對膠狀物質及鐵錳處理 | 可濾除膠狀物質及鐵錳,效果佳 | 濾除膠狀物及鐵錳時易結塊 對鐵、錳無過濾效果 |
耗用能源 | 纖維具過濾及吸附功能截污量高且去除能力強 每日循環過濾次數少,節省大量能源 |
砂濾截污量有限,每日循環過濾次數多,耗用電能大 |
運轉電量 | 過濾時上鬆下密、阻力小、電力負荷輕 反洗時桶槽小、纖維輕、逆洗運轉耗電低 |
過濾時濾砂細、阻力大、電力負荷重 反洗時桶槽大、砂子重、逆洗運轉耗電高 |
佔用面積及重量 | 小 | 大 |
操作方式 | 完全自動化操作 | 依設計 |
設備選擇
PBC 系列機型
設備型號 | 長纖過濾器直徑 | 處理水量 | 配管尺寸 | 反洗水量 | 適用冷卻水循環量 | 適用冰機冷凍噸 |
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PBC-020 | 200mm | 2m3/hr | 1"∮ | 0.30m3/日 | 200m3/hr~400m3/hr | 300~600RT |
PBC-030 | 300mm | 4m3/hr | 1"∮ | 0.68m3/日 | 400m3/hr~800m3/hr | 600~1200RT |
PBC-040 | 400mm | 8m3/hr | 1½"∮ | 1.2m3/日 | 800m3/hr~1600m3/hr | 1200~2400RT |
PDC 系列機型
設備型號 | 長纖過濾器直徑 | 處理水量 | 配管尺寸 | 反洗水量 | 適用冷卻水循環量 | 適用冰機冷凍噸 |
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PDC-020 | 200mm | 2m3/hr | 1"∮ | 0.30m3/日 | 200m3/hr~400m3/hr | 300~600RT |
PDC-030 | 300mm | 4m3/hr | 1"∮ | 0.68m3/日 | 400m3/hr~800m3/hr | 600~1200RT |
PDC-040 | 400mm | 8m3/hr | 1½"∮ | 1.2m3/日 | 800m3/hr~1600m3/hr | 1200~2400RT |
PDC-050 | 500mm | 12m3/hr | 2"∮ | 1.88m3/日 | 1200m3/hr~2400m3/hr | 1800~3600RT |
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