CN100335422C - 由去离子水生产石灰水的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种石灰水生产方法，包括混合石灰乳和稀释水的步骤。本发明的特征在于上述稀释水是去离子水，并且在于包括向过滤水中加入至少一种硅酸盐的步骤。本发明还涉及一种进行本发明方法的装置，所述装置包括至少一个石灰饱和器(1)，将稀释水引入所述石灰饱和器的设备(3)，将石灰乳引入石灰饱和器的设备(2)，将石灰乳与稀释水接触得到的石灰水排出的设备(4)以及排出未煅烧部分和沉淀的设备(13)。上述装置的特征在于其包括将至少一种硅酸盐引入稀释水的设备(7)。
Description
本发明涉及水处理领域。
更确切地说，本发明涉及石灰水的生产领域，所述石灰水是用于将低矿物质含量的水，更确切地说，是已经通过(反渗透、纳米过滤型的)膜过滤或通过蒸馏或通过离子交换树脂进行了去离子步骤的水再矿化。
所述水可以是轻微或根本未矿化的，并且具有腐蚀性并由此引起用于运输或处理水的设备劣化的缺点。
此外，在水的钙-碳平衡(calco-carbonic equilibrium)意义上，所述水具有高pH平衡常数。所述较高的常数与一些消毒剂，诸如氯的良好效果是不相容的。因此，应将水再矿化，以减少pH平衡常数。
在再矿化方法中，已知可以向水中加入碱，尤其是石灰水。
由于石灰在水中的溶解度较低，因此必须使用称为“饱和器”的特殊装置，以获得能够精确计量的具有恒定滴定度的石灰水。
理想的目的是使用所述饱和器生产在20℃的温度下实际具有约220 TAC滴定度(总碱度)，即浊度低于10NTU的1.65g/升Ca(OH)2的优质石灰水，这类饱和溶液形式的石灰水可以与待处理的水混合，以使用气态CO2将其有效再矿化。
通常饱和器首先接收注入饱和器基部或饱和器内部或外部混合室的石灰乳形式(20-100g/升数量级)的石灰，其次是稀释水(被石灰饱和的水)。另外使用“喷雾水”调节生产率并改善混合质量。石灰以石灰乳的液体形式引入，并将其溶解至饱和，产生可被连续或不连续清除的碳酸钙和其它不溶性颗粒部分。
通常在饱和器中用于稀释石灰乳的稀释水是矿化水或已经进行再矿化处理的水。在本说明书的其余部分，我们将把这种水称为“非去离子水”，并且已经通过在沙子上颗粒过滤，或有时通过微滤或超滤对其进行了简单的所谓“非去离子”过滤，缺陷在于溶解的或不希望的分子，诸如农药或硝酸盐未截留下来。当计划将包括石灰水在内的去离子水再矿化时，所述水在一定程度上受其污染，尽管量不大，但无论如何是不希望的。因此，可以通过结合诸如活性炭和生物脱硝酸盐或树脂脱硝酸盐的方式从所述水中除去农药和/或硝酸盐，但通常更容易的方式是使用通过装置直接生产的去离子水。
但是，已经观察到，使用充分膜过滤或蒸馏的去离子水，或者已经使用离子交换树脂进行处理的水代替仅进行了去离子过滤的水来生产石灰水，由于大气中的或溶解的CO2产生的碳酸盐沉淀而使得生产出的石灰水迅速变得浑浊。按照这种方式生产的这类石灰水非常少地或根本没有矿化，其浊度通常是50-100NTU。这样的浊度阻碍了其用于已进行充分膜过滤的水的再矿化过程。
本发明的一个目的是提供一种由去离子水生产石灰水的新方法，得到已经从中除去所有不希望的农药或硝酸盐类分子，并且通常已经从中除去了所有未通过去离子过滤去除的分子的石灰水。
本发明的另一目的是使石灰饱和器的效率高于使用过滤水供应的石灰饱和器。饱和收率通常是75-95％，换言之石灰损失可以最高25％。
本发明的另一目的是使用所述方法获得对于效率大于95％的饱和器效率而言浊度小于10NTU的石灰水。
本发明的再一目的是描述一种能够用于与现有技术的石灰饱和器仅有微小差别的石灰饱和器中的方法。
这些目的可以通过涉及石灰水生产方法的本发明而实现，所述方法包括将石灰乳与稀释水混合的步骤，其特征在于所述稀释水是通过膜过滤或通过蒸馏和/或通过离子交换树脂去离子的水，并且在于包括向所述去离子水中加入硅酸盐离子的初步步骤。
已经令人惊奇地发现，使用硅酸盐离子提供了获得低浊度和良好饱和效率的石灰水的手段。此外，按照该使用方式使用已经去离子的水作为稀释水，显著降低了在使用本方法获得的石灰水再矿化的水中发现不希望的分子的机率。
使用所述化合物可以改善絮凝和沉淀，导致表面速度升高至大于2m/h。
应当注意，在本发明方法的上下文中，所用硅酸盐优选自硅酸钠和硅酸钾，并且优选使用处理成本较低的硅酸钠。
如上所述，用于本发明方法的稀释水不是已经进行了粗略非去离子化过滤的水，而是已经充分进行了膜过滤或已经蒸馏过的水。所述的充分膜过滤可以是纳米过滤或通过反渗透过滤。
可以采用不同手段将硅酸盐离子加入去离子水。根据一个方案，所述加入步骤是混合该化合物。根据另一实施方案，将硅酸盐引入所述饱和器。
此外，还应当注意，硅酸盐优选相对于稀释水，5mg/l-40mg/l，优选10-20mg/l SiO2的量加入稀释水或饱和器中。
本发明还试图涵盖使用上述方法生产石灰水的任何装置，包括使用上述方法生产石灰水的装置，所述装置包括：
-至少一个石灰饱和器，
-将稀释水引入所述石灰饱和器的设备，
-将石灰乳引入所述石灰饱和器的设备，
-将石灰乳与稀释水接触得到的石灰水排出的设备，
-排出未煅烧物质和/或沉淀的设备，
特征在于其包括用于使用特殊管线，将硅酸盐离子引入稀释水或引入饱和器的传输设备。
因此，本发明的装置区别于常规装置在于包括将硅酸盐离子引入去离子稀释水的额外设备。
优选该装置还包括将硅酸盐离子混入稀释水的设备，在本发明方法中，所述稀释水由通过膜过滤或通过蒸馏或通过离子交换树脂处理的去离子水组成。
优选这些能够在稀释水中稀释硅酸盐离子的混合设备包括至少一个混合体系，可以是静态混合器或混合罐。
最后应当注意，根据本发明的一个方案，该装置还包括测量饱和器中石灰水产量的设备以及改变通过传输设备引入稀释水的硅酸盐剂量的设备。所述测量设备可以例如包括浊度计和/或pH计和/或电导率测量设备。
这类设备可用于以正确的量加入硅酸盐，以获得所需量的使用本装置生产的石灰水。
本发明的方法和装置可用于获得浊度小于10NTU，饱和效率至少等于95％的石灰水，所述石灰水完全适用于将已经进行了膜过滤或蒸馏或树脂处理方法的水再矿化，
本发明还涉及使用本方法上下文中描述的方法获得的石灰水用于将待通过加入石灰水和二氧化碳再矿化的水再矿化的任何用途。
图1显示了用于处理已经进行过膜处理的水的装置示意图，参照图1，在阅读了本发明非限制性实施方案的描述之后，本发明及其各种优点将更容易理解。
在图1中，该装置包括石灰饱和器1、将石灰乳传输至所述石灰饱和器1中的设备2、将稀释水传输至石灰饱和器中的设备3、将通过石灰乳与释稀水在石灰饱和器1中的接触而获得的石灰水排出的设备4。应当注意，通常石灰饱和器1还包括注水以加强石灰乳和稀释水之间混合的喷水口12。所述石灰饱和器还带有碳酸盐和不溶物收集器13，用以排出石灰饱和器中形成的碳酸盐，以及包括排出管线15和泵16的设备14，用于排出在饱和器的下部形成的淤渣。
根据本发明，稀释水由已经充分膜过滤的水(此时，是在纳米过滤水储蓄器6中通过泵5泵送的纳米过滤水)组成。
根据本发明，装置还包括将硅酸盐离子引入稀释水的设备7。这些设备包括硅酸盐储蓄器8、泵9和管线10。
根据本发明，在硅酸盐离子与稀释水的混合物加入到石灰饱和器1之前，使用静态混合器11将硅酸盐离子与稀释水混合。在该实施方案的上下文中，使用静态混合器11。
根据本发明，还在设备4上装有浊度计17，用于评价石灰饱和器1中形成的石灰水，还提供了通过将该化合物传输到稀释水中的设备7而改变引入的硅酸盐剂量的设备18。
使用硅酸钾和硅酸钠测试该装置。硅酸盐的浓度，以及这些试剂的密度和粘稠度见下表1所示。
表1
| 硅酸盐 | SiO2浓度 | 密度 |
| 钠 | 25 | 1.36 |
| 钾 | 22.6 | 1.29 |
测量根据本发明制备的石灰水的总碱度(TAC)并与常规获得的石灰水(使用已经进行了非去离子过滤，诸如在砂子上颗粒过滤的水，而不是由已经进行了膜过滤的水组成的稀释水生产石灰水)的TAC进行比较。
测量通过本发明生产的石灰水的TAC的覆盖(coverage)率并与通过现有技术获得的石灰水的TAC进行比较。还测量了所得石灰水在平衡下的浊度。
对于硅酸钾而言，通过加入0、5、6和20mg/l SiO2进行石灰水生产实验。
对于硅酸钠而言，通过加入0、3、9和32mg/l SiO2进行石灰水生产实验。
下表2和3显示了使用去离子的稀释水，分别对硅酸钾和硅酸钠获得的结果。
表2
| 硅酸钾含量含量(ppm SiO2) | 平衡下的浊度(NTU) | 较之通过现有技术获得的TAC的TAC覆盖率(％) |
| 0 | ＞50 | / |
| 5 | 9 | 95-100 |
| 6 | 7 | 95-100 |
| 20 | 5 | 95-100 |
表3
| 硅酸钠含量含量(ppm SiO2) | 平衡下的浊度(NTU) | 较之通过现有技术获得的TAC的TAC覆盖率(％) |
| 0 | ＞50 | / |
| 3 | 12 | 95-100 |
| 9 | 7 | 95-100 |
| 32 | 5 | 95-100 |
根据本发明加入硅酸盐系统地引起CaH2SiO4沉淀。该化合物的沉淀是1-3mm直径的絮状沉淀，沉降在饱和器的底部，使石灰水澄清。絮状沉淀的量随着硅酸盐含量的增加而增加。这类絮凝的形成完全代替了在不加入硅酸盐化合物时，换言之，在使用膜过滤或蒸馏水制备石灰水时，会由碳酸钙引起的浑浊。当根据本发明加入试剂时，絮状沉淀中的石灰水非常澄清。当不加入这些化合物时，石灰水变得浑浊和乳状，其浊度增加至约50NTU。
对由已经进行过滤的水生产的石灰水进行TAC测量，结果通常在210-230之间，并且与根据现有技术由沙滤水生产的石灰水的结果相比总是在相同的数量级。因此，计算的覆盖率通常是95％-100％。
应当注意，此处描述的本发明实施方案并不限制本发明的范围。
Claims (15)
1.石灰水生产方法，包括在饱和器中混合石灰乳和稀释水的步骤，其特征在于所述稀释水是通过膜过滤或通过蒸馏和/或通过离子交换树脂去离子的水，并且还包括向所述去离子水中加入硅酸盐离子的步骤。
2.权利要求1的方法，其特征在于所述硅酸盐选自硅酸钠和硅酸钾。
3.权利要求2的方法，其特征在于所述硅酸盐是硅酸钠。
4.权利要求1-3任一项的方法，其特征在于所述通过膜过滤去离子的水是已经进行了纳米过滤或通过反渗透过滤的水。
5.权利要求1的方法，其特征在于所述加入至少一种硅酸盐的步骤是将硅酸盐与经过膜过滤的水混合。
6.权利要求1的方法，其特征在于所述向去离子水中加入至少一种硅酸盐的步骤是将所述硅酸盐引入所述饱和器。
7.权利要求1的方法，其特征在于所述硅酸盐以5mg/l-40mg/lSiO2的量加入到所述去离子水中。
8.权利要求1的方法，其特征在于所述硅酸盐以10mg/l-20mg/lSiO2的量加入到所述去离子水中。
9.使用权利要求1-8任一项的方法生产石灰水的装置，所述装置包括：
-至少一个石灰饱和器(1)，
-将稀释水引入所述石灰饱和器的设备(3)，
-将石灰乳引入所述石灰饱和器的设备(2)，
-将石灰乳与稀释水接触得到的石灰水排出的设备(4)，
-排出未煅烧物质和/或沉淀的设备(13)，
特征在于其包括将至少一种硅酸盐引入稀释水的传输设备(7)。
10.权利要求9的装置，其特征在于其包括用于混合硅酸盐和稀释水的设备。
11.权利要求10的装置，其特征在于所述混合设备包括至少一个混合器(11)。
12.权利要求11的装置，其特征在于混合器(11)是静态混合器。
13.权利要求9-12任一项的装置，其特征在于其包括用于测量饱和器中生产的石灰水的质量的设备(17)，以及改变通过所述传输设备引入的硅酸盐剂量的设备(18)。
14.权利要求13的装置，其特征在于所述用于测量石灰水质量的设备是浊度计(17)和/或pH计和/或电导率测量设备。
15.通过权利要求1-8任一项的方法获得的石灰水用于将待通过加入石灰水和二氧化碳再矿化的水再矿化的用途。
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