CN102603034A - 一种海水淡化产水的调质方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海水淡化产水的调质方法和装置。所述的方法包括如下步骤：通过计量装置直接向淡化产水的管道系统中设置的管道混合器加入NaOH溶液，调节pH值到8-9；通过计量装置直接向管道系统中设置的管道混合器加入磷酸盐缓蚀剂，pH值和缓蚀剂的加药量由管道系统中的pH表和磷酸盐表监测；均匀混合后得到调质出水。本发明方法能对海水淡化产水水质进行有效调节，降低其腐蚀性，通过pH值调节和加入缓释剂，取得最佳防腐效果。本发明还涉及实现所述方法的调质装置。

Description

一种海水淡化产水的调质方法和装置
技术领域
本发明属于海水淡化技术领域，涉及膜法海水淡化或类似浓盐水处理的方法和装置，特别是涉及一种膜法海水淡化装置产水的调质方法和设备，用于有较强的腐蚀性的淡化产水在进入用户之前，进行有效的调质处理。
背景技术
膜法海水淡化过程中，海水中的悬浮物和大部分溶解盐类物质被除去，产品水TDS（溶解性总固体）低于350mg/L，其中主要是NaCl等一价盐类，钙、镁盐含量（硬度）很低；由于含有游离二氧化碳，该水呈弱酸性，pH值降低到6以下，Langelier指数（LSI）显著小于零；同时，该水中含有较高浓度的溶解氧及0.3ppm的NaClO。因此，产水供用户使用时，对用户生产设备或用水设备中的金属材料，特别是碳钢管道内壁、铜合金内件表面具有较强的腐蚀性；当水处于流动状态时，其腐蚀性可能更强。
水的结垢倾向通常采用朗格里尔饱和指数(LSI)来预测。LSI是一个计算数值，用来预测水中碳酸钙的稳定性：沉淀、溶解或者维持平衡。LSI就等于实际pH值和饱和pHs值（饱和碳酸钙溶液的pH值）的差，LSI=pH–pHs。如果实际pH低于pHs，LSI为负，则水的结垢倾向很弱，但是腐蚀倾向增强。如果实际pH大于pHs，则LSI为正，因为水中含有过饱和的CaCO3，结垢倾向加剧。LSI正数值越高，结垢危险越高。
水的结垢倾向与碱度(mg/LCaCO3计)、碳酸钙硬度(mg/L CaCO3计)、总溶解固体(mg/L TDS)、实际pH、水温度(℃)等因素有关。Ca离子浓度、TDS和碱度越高，结垢的倾向越强。温度越高，结垢的倾向越高。通常控制CaCO3结垢的条件为：
LSI<0，不需要投加阻垢剂；
LSI≤1.8～2.0，单独加阻垢剂或完全采用化学软化；
LSI>1.8～2.0，加酸至LSI达1.8～2.0，然后再投加阻垢剂；或完全采用化学软化。
国外通过向充CO2后的一级RO产品水（Reverses Osmosis，反渗透水）中投加80mg/L石灰乳的方式予以中和，提高其朗格里尔饱和指数（LSI）值达到0～0.5。国内相关方面的处理处于空白。
由于采用石灰系统进行调节受石灰的特性影响导致系统不稳定，效果不是很理想，环保方面问题较多，而且用户对水质要求不一样。另外，在用石灰调质时，会产生较多的白色粉末状沉淀,在进行实际应用时，还需必要的、可行的分离措施。
现有海水淡化装置产水，用户在长期使用过程中可能发生严重腐蚀，为了保证用户系统的长期可靠性，必须对产水进行防腐蚀水质调节处理。故海水淡化产品水需要一种环保、稳定的调质方法及装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种海水淡化装置产水的调质方法和装置，在保证淡化产水阻垢性能的同时，通过调整产水的pH值，并根据水质情况加入缓释剂，取得最佳防腐效果。
本发明的技术方案是：
一种海水淡化产水的调质方法，包括如下步骤：
①通过管道混合器，由计量装置直接向淡化产水管道系统中加入NaOH溶液；
②调节淡化产水pH值到8-9之间，pH值由管道系统中的pH表监测；
③通过管道混合器，由计量装置直接向淡化产水中管道系统中加入缓蚀剂；缓蚀剂的加药量由系统中的缓蚀剂浓度表监测；
④均匀混合后得到调质出水。
所述的NaOH溶液浓度为38%-40%wt。
所述的缓蚀剂为磷酸盐缓蚀剂，包括磷酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠等。磷酸盐缓蚀剂的加药量优选为 280-320ppm 。 
所述的淡化产水TDS为320～350mg/L，pH≤6。
本发明方法将淡化产水pH调节至弱碱性，同时加入缓蚀剂，可有效防止淡化产水对金属的腐蚀作用，同时保持产水的阻垢性能。
本发明还涉及一种海水淡化产水的调质装置，包括海水淡化产水出水管道，其特征在于，在所述的出水管道上，串联管道混合器Ⅰ和管道混合器Ⅱ，管道混合器Ⅰ连接碱加药单元，管道混合器Ⅱ连接缓蚀剂加药单元；管道混合器Ⅰ后设置pH表，管道混合器Ⅱ后设置缓蚀剂浓度表。
所述的碱加药单元包括碱储罐和碱计量泵，所述的缓蚀剂加药单元包括缓蚀剂储罐和缓蚀剂计量泵。
所述的装置由PLC系统控制。
本发明的有益效果：本发明方法可以对海水淡化产水水质进行有效调节，降低其腐蚀性，通过pH值调节和加入缓释剂，取得最佳防腐效果。具体包括：①单纯依靠调节水的pH值，在30天的时间里，对20#钢和铜合金的缓蚀率分别达到67.7％、83.5％；②调节pH值的同时，加入了280-320ppm的缓蚀剂，在30天的时间里对20#钢和铜合金都有很好的缓蚀效果，缓蚀率分别达84.7％、89.5％。③在遭受冲刷腐蚀的情况下，调节pH值并加缓蚀剂方法也有明显的缓蚀效果，在2m/s的流速下，缓蚀效率分别为82.5％、87.7％，在3m/s的流速下，缓蚀效率分别为76.5％、82.6％。④调节pH值并加缓蚀剂方法可显著降低20＃钢和合金钢的冲刷腐蚀速率，完全能满足工业用水要求。此外，本发明的水质调节装置结构简单，对海水淡化装置产水出水管道系统进行简单改造即可以实现，具有工业化应用的推广价值。
 
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。本发明的保护范围并不以具体实施方式为限，而是由权利要求加以限定。
 
附图说明
图1  是本发明的海水淡化产水调质装置的结构示意图。
 
具体实施方式
一种海水淡化装置产水的调质方法和装置，可在现有海水淡化装置上实现，适用于TDS为320～350mg/L，pH≤6的淡化产水。
具体装置参见图1。调质装置在海水淡化产水出水管道上，串联管道混合器Ⅰ和管道混合器Ⅱ，管道混合器Ⅰ连接碱加药单元，管道混合器Ⅱ连接缓蚀剂加药单元。淡化产水出水管道上分别设置流量表、pH表和缓蚀剂浓度表， pH表设置在管道混合器Ⅰ后，缓蚀剂浓度表设置在管道混合器Ⅱ后。
所述的碱加药单元包括碱储罐和碱计量泵，碱储罐上有加药口和搅拌器，碱储罐和碱计量泵通过管道与管道混合器Ⅰ连接。所述的缓蚀剂加药单元包括缓蚀剂储罐和缓蚀剂计量泵，缓蚀剂储罐上有加药口和搅拌器，缓蚀剂储罐和缓蚀剂计量泵通过管道与管道混合器Ⅱ连接。
调质装置由PLC系统实现在线控制。
海水淡化装置产水的调质方法具体包括以下步骤：
1、根据海水淡化产水的水量和水质调节pH值
   根据海水淡化的产水量，核算需要加入的NaOH的量，通过碱计量泵加入系统中的管道混合器Ⅰ内，pH值维持在8-9，通过在线仪表监控。
2、根据海水淡化产水的水量和水质调节缓释剂浓度
根据海水淡化的产水量，核算需要加入的缓蚀剂的量，通过缓蚀剂计量泵加入系统中的管道混合器Ⅱ内，缓蚀剂浓度维持在280～320ppm，通过在线仪表监控。
3、在线监控并实时调整，保证最佳pH值和缓释剂浓度
系统可以通过监测的流量、pH值、缓蚀剂浓度等相关参数，由PLC系统进行实时调整，保证最佳的pH值和缓释剂浓度。
 
实施例1
设计利用150m3/h海水淡化产水做工业系统水补水，工业系统管道是20#碳钢，管道系统中仪表计有铜材质，流量2.3m/s。
虽然系统流量稳定，但产水水质有一定波动，pH值设定到8-9，缓蚀剂的加药量设置280-320ppm，通过计量装置由管道系统中的管道混合器将NaOH和磷酸盐缓蚀剂加入到系统中，浓度采取在线监控，实时调整。
装置经过40天的连续运行，在海水淡化产品水TDS330mg/L左右、pH值6左右、水流速2-2.5m/s的情况下，20#钢挂片缓蚀效率为82.7％，铜合金挂片缓蚀效率为86.8％。
 
 实施例2
设计利用100m3/h海水淡化产水做消防用水的工艺系统，消防管道是20#碳钢，消防系统中有铜合金材质的设备，系统流量有波动。
由于系统流量不稳定，系统采取程序控制，pH值设定到8-9，缓蚀剂的加药量设置280-320ppm，通过计量装置由管道系统中的管道混合器将NaOH和磷酸盐缓蚀剂加入到系统中，浓度采取在线监控，实时调整。
装置经过30天的连续运行，在海水淡化产品水TDS320mg/L左右、pH值6左右、水流速1-3m/s的情况下，20#钢和铜合金挂片缓蚀效率分别为82.5％、88.9%。
 
由实施例可知，本发明在产品水TDS320mg/L左右、水流速度2-3m/s， pH值6左右的系统中，缓释率达到80%以上，而且系统稳定，简单可靠。本技术的规模化推广使用，具有重要意义，改进了国外的处理方法，并填补了国内的空白。

Claims (7)

1.一种海水淡化产水的调质方法，包括如下步骤：
①通过管道混合器，由计量装置向淡化产水管道系统中加入NaOH溶液；
②调节淡化产水pH值到8-9之间，pH值由管道系统中的pH表监测；
③通过管道混合器，由计量装置向淡化产水中管道系统中加入缓蚀剂；缓蚀剂的加药量由系统中的缓蚀剂浓度表监测；
④均匀混合后得到调质出水。
2.根据权利要求1所述的海水淡化产水的调质方法，其特征在于，所述的缓蚀剂为磷酸盐缓蚀剂。
3.根据权利要求1所述的海水淡化产水的调质方法，其特征在于，所述的磷酸盐缓蚀剂的加药量为 280-320ppm。
4.根据权利要求1所述的海水淡化产水的调质方法，其特征在于，所述的淡化产水TDS为320～350mg/L，pH≤6。
5.一种海水淡化产水的调质装置，包括海水淡化产水出水管道，其特征在于，在所述的出水管道上，串联管道混合器Ⅰ和管道混合器Ⅱ，管道混合器Ⅰ连接碱加药单元，管道混合器Ⅱ连接缓蚀剂加药单元；管道混合器Ⅰ后设置pH表，管道混合器Ⅱ后设置缓蚀剂浓度表。
6.根据权利要求5所述的海水淡化产水的调质装置，其特征在于，所述的碱加药单元包括碱储罐和碱计量泵，所述的缓蚀剂加药单元包括缓蚀剂储罐和缓蚀剂计量泵。
7.根据权利要求5所述的海水淡化产水的调质装置，其特征在于，所述的装置由PLC系统控制。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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