，500億美元。因此解決系統(tǒng)的積垢問題具有重要意義
。以下對常用的水溝防治技術(shù)及其研究進展進行了綜述
，并指出了水垢防治技術(shù)的發(fā)展方向。
水垢是具有反常溶解度的難溶或微溶鹽，易在器壁尤其是金屬表面處析出沉積。其形成過程為：微細結(jié)晶在過飽和度和溶液中處于溶解-結(jié)晶的亞穩(wěn)定狀態(tài)，結(jié)晶在器壁聚集粘附并有序長大，結(jié)成水垢。水垢是否形成主要取決于鹽類是否過飽和及其結(jié)晶的生長過程、與成垢離子、水質(zhì)情況、器壁形態(tài)等密切相關。系統(tǒng)中的成垢離子越飽和、水的硬度越高，結(jié)構(gòu)傾向越嚴重；粗糙的金屬表面和雜質(zhì)對結(jié)晶過程也有催化作用，會促進水垢析出。
大部分水垢外觀呈白色或灰白色，質(zhì)硬且致密，以碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鈣鹽和硅酸鹽的鈣鎂鹽為主，其中最典型的是碳酸鈣垢，此外工作鍋爐中還可能產(chǎn)生鐵垢和銅垢等。
水垢的防治方法有阻垢和除垢2種，前者是抑制或消除垢，后者是對系統(tǒng)中已經(jīng)形成的垢進行清除。
防垢方法有化學法、物理法、生物法、化學/物理法，現(xiàn)對化學法及物理法進行介紹：
化學防治方法主要是由石灰軟化法、加堿沉淀法、碳化處理、加酸處理
、離子交換軟化法和投加阻垢劑法等，前4種方法比較傳統(tǒng)
，效果直接但耗費藥劑量大
，產(chǎn)生的廢液需進行處理，應用成本較高
，因此已逐漸淘汰
。目前國內(nèi)外較先進的處理方法為離子交換軟化法和投加阻垢劑法。
離子交換軟化法采用鈉型陽離子交換樹脂對硬水進行處理，水中的Ca2+
、Mg2+等與Na+發(fā)生交換，并與樹脂結(jié)合
；
R（SO3Na)2+Ca(HCO3)2=R（SO3)2Ca+2NaHCO3該方法可除去水中的Ca2+、Mg2+結(jié)垢離子，達到阻垢目的
。離子交換法可以起到深度軟化水的效果
，但是設備在使用過程中需重復再生。
目前水處理系統(tǒng)中采用的阻垢劑主要為阻垢緩蝕劑和阻垢分散劑。阻垢緩蝕劑有無機聚合磷酸鹽
、有機磷酸鹽，循環(huán)水系統(tǒng)多采用有機多元磷酸
。阻垢劑分散劑主要是中
、低分子質(zhì)量的水溶性聚合物，包括均聚物和共聚物2大類
，均聚物有聚丙烯酸
、聚環(huán)氧琥珀酸、聚天冬氨酸及其鈉鹽等
；共聚物的品種較多
，以丙烯酸系和馬來酸系的二元或三元共聚物為主，還有磺酸類共聚物和含磷共聚物等
。
由于水處理藥劑多為磷系，存在富營養(yǎng)化問題，易產(chǎn)生“赤潮”公害。隨著環(huán)保意識的增強，一些低磷、無磷的綠色阻垢劑成為國內(nèi)外水處理領域的研究熱點。20世紀90年代開始即有綠色阻垢劑的開發(fā)研究
，目前已有報道指出聚天冬氨酸及聚琥珀氨酸等具有多元阻垢劑及緩蝕性能，且具有可再生物降解性，應用前景廣闊
。
物理方法主要是利用電、磁、光
、聲等技術(shù)阻垢或除垢
，典型的物理控垢方法有物理清洗、采用防腐阻垢涂料及非金屬材料換熱面
、膜法水處理
，靜電水處理、電子水處理
、磁化處理和超聲波處理等
。其中物理清洗只能清除已生成的老垢，但其操作簡單
，適用于對控垢要求不高的場合
，采用防腐阻垢涂料及非金屬換熱面可改變設備材料的表面性能，使成垢離子難以在接觸設備上沉積
，達到阻垢目的
，但由于施工復雜，應用場合受到限制
。目前采用的典型物理方法有膜分離法
、磁化處理法、靜電水處理法
、電子水處理法
、超聲波水處理法等。
該方法以膜作為分離介質(zhì)，通過膜兩側(cè)的推動力（壓力差
、濃度差、電位差等）使水與微粒分離
。膜法水處理主要有納濾和反滲透
。反滲透法一般應用在鍋爐上，對硬度離子的去除率達到90%以上
。納濾膜（孔徑1.0~3.0nm）可使水中大部分單價離子透過
，而二價離子和高價離子如Ca2+、Mg2+SO42-
、Fe3+等基本不透過
，其硬度去除率能達到90%以上。
使用膜法除垢的最大問題之一是膜污染 ，在膜工作過程中
，水中的微粒
、膠體粒子或溶質(zhì)大分子在膜面或膜孔內(nèi)發(fā)生吸附、沉積
，導致膜孔變小或堵塞
，使膜產(chǎn)生透過流量和分離特性的不可逆變化，需進行重新清洗
，處理成本增加。
磁化處理是利用磁場作用改變水質(zhì)，影響成垢離子的溶解
、結(jié)晶、聚合等過程
，生成疏松的軟垢
，防止硬垢產(chǎn)生，并使已成硬垢的方解石轉(zhuǎn)變成文石
，隨污排走
。
磁化處理根據(jù)磁源位置的不同可分為內(nèi)磁式和外磁式。其中外磁式在檢修時不必停水及拆卸管道，也不易引起磁短路現(xiàn)象
，具有更大的優(yōu)越性。按磁場形成方式又可分為永磁式和電磁式
。永磁式磁水器的優(yōu)點是不耗電
、結(jié)構(gòu)簡單、操作維護方便
、國內(nèi)外應用廣泛
，但其磁場強度有賴于新型磁性材料和充磁技術(shù)的開發(fā)，且磁場強度一般不能調(diào)節(jié)
，此外還存在隨時間延長或水溫提高而退磁的現(xiàn)象
。電磁式磁水器耗電量大，但磁場溫度容易調(diào)節(jié)
，處理能力強
、效率高，不受時間及溫度的影響
，穩(wěn)定性好
，適宜在對水質(zhì)要求較高的場合中使用。
盡管磁化防垢技術(shù)已有很大進展 ，而且在工業(yè)
、農(nóng)業(yè)和生物醫(yī)學領域中得到廣泛應用，但水系統(tǒng)的復雜性及多變性使得深入研究磁化水處理比較困難
，目前磁化控垢機理尚未形成統(tǒng)一定論
，大多數(shù)研究都得從各自的試驗結(jié)果出發(fā)
，導致磁化阻垢劑除垢的應用設計缺乏有力依據(jù)，工作穩(wěn)定性無法保證
，影響其應用成功性
。
靜電水處理由高壓直流電源和水靜電化裝置組成。采用靜電水處理時將水通過高壓靜電場（3400-6000V） ，可改變水的分子結(jié)構(gòu)或電子結(jié)構(gòu)
，使成垢離子不在器壁聚集，達到阻垢
、溶垢的目的
。高壓靜電場可使水生物的細胞壁發(fā)生破裂，因此其還具有較強的抑菌滅藻功能
。靜電水處理存在一個作用時間
，超過作用時間以后成垢離子仍會發(fā)生沉積，且需定期清理靜電水處理器過濾系統(tǒng)的垢渣
。
電子水處理與靜電水處理有很多共同點 ，其設備核心是電子水處理器。陽極為不溶性金屬電極
，一般為鈦修飾電極
，陰極一般采用鍍鋅無縫鋼管，點源為低壓直流或具有某種特定波形的低壓脈沖點源
。待處理水從處理器下部進水口處進入
，與金屬陽極接觸一段時間后，從上部出水口處流出
。在接觸過程中
，低壓電場可使粒子的水合程度和聚集狀況發(fā)生變化，改變水分子的自身狀態(tài)和
締合程度
，一方面增加了水的溶解能力
、減少水垢形成，另一方面促進已形成的水垢逐漸松散
、剝落
、達到除垢的效果。
超聲波在介質(zhì)中傳播時，會使媒質(zhì)中的粒子間發(fā)生相互作用，當超聲波的機械能振動使粒子加速達到固定值時，就會產(chǎn)生一系列物理和化學效應（高速微渦效應、剪切應力效應、超聲凝聚效應）、從而起到防垢及除垢雙重作用。劉天慶等采用超聲-臭氧技術(shù)處理循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的生物垢，研究發(fā)現(xiàn)頻率為20KHZ、振幅為20%的超聲波可有效抑制生物垢的形成，還可移除90%以上的已形成生物垢。超聲波阻垢除垢技術(shù)作為一種環(huán)保、先進的水處理技術(shù)已應用到電力行業(yè)、油田系統(tǒng)中，但其理論研究方面比較薄弱，尤其國內(nèi)研究得不夠充分。目前已發(fā)展的水垢防治方法各有所長，在實際應用中常需結(jié)合使用兩種或兩種以上的控垢方法。目前應用較多的是化學類防垢除垢方法，其操作簡單 ，除垢效果穩(wěn)定，效率高
