CN102826689A

CN102826689A - 海水淡化后的后处理工艺及后处理设备

Info

Publication number: CN102826689A
Application number: CN2012103463966A
Authority: CN
Inventors: 吴雅琴; 杨波; 朱力; 方明; 戴城怿; 张宏
Original assignee: Hangzhou Water Treatment Technology Development Center Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Water Treatment Technology Development Center Co Ltd
Priority date: 2012-09-18
Filing date: 2012-09-18
Publication date: 2012-12-19

Abstract

本发明提供了一种海水淡化后的后处理工艺，它包括以下步骤：（1）在海水淡化水中投加CO₂，并使其充分混合；（2）将投加了CO₂的海水淡化水在矿化池内进行矿化，在矿化池内，设置有碳酸钙填料床，投加CO₂的海水淡化水通过碳酸钙填料床，与碳酸钙进行充分的接触和反应。本发明还提供了应用上述方法的后处理设备。本发明通过对海水淡化水进行矿化处理，提高海水淡化水的碱度和硬度，最终使成品水质能符合中国饮用水标准GB5749-2006和世界卫生组织标准，而且对人体的健康较为适宜。本发明所提供的设备，其矿化池整体结构简单，矿化池内的反应充分而均匀，能够实现碳酸钙依靠重力，根据碳酸钙的消耗，自动向矿化池补料。

Description

海水淡化后的后处理工艺及后处理设备

技术领域

本发明涉及一种海水淡化后的后处理，尤其涉及一种提高海水淡化系统产水（下称：海水淡化水）的碱度和硬度的工艺方法及后处理设备。

背景技术

世界上淡水资源不足，已成为人们日益关切的问题。作为水资源的开源增量技术，海水淡化已经成为解决全球水资源短缺措施中的一种主要方法，应用越来越广。海水淡化水具有洁净、高纯度和供给稳定的特点，是安全可靠的高品位水源。淡化产品水可进入自来水管网，作为城镇居民生产、生活的重要水源，也可作为海岛、船舶、海上平台等主要水源；其次淡化产品水可作为企业生产和生活用水，也可作为以发电等锅炉补水为代表的工业用高纯水和工艺用水。但海水经淡化处理后，钙离子含量很低，其水质不稳定且具有很强的腐蚀性，甚至会发生常见的红水现象。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种海水淡化后的后处理工艺，通过对海水淡化水进行矿化处理，提高海水淡化水的碱度和硬度，最终使成品水质能符合中国饮用水标准GB5749-2006和世界卫生组织标准，而且对人体的健康较为适宜。为此，本发明采用以下技术方案：

一种海水淡化后的后处理工艺，其特征在于，它包括以下步骤：

（1）、在海水淡化水中投加CO₂，并使其充分混合；

（2）、将投加了CO₂的海水淡化水在矿化池内进行矿化，

在矿化池内，设置有碳酸钙填料床，投加CO₂的海水淡化水通过碳酸钙填料床，与碳酸钙进行充分的接触和反应，从而提高海水淡化水的碱度和硬度。

所述海水淡化水是指海水经过反渗透法、电渗析法、蒸馏法或冷冻分离法处理后得到的水溶液。在步骤（2）的出水中的钙含量≥20mg/L，出水呈pH＜8.5的弱碱性。

本发明步骤（2）的反应为：CaCO₃+CO₂+H₂O→Ca²⁺+2HCO₃ ^-。

本发明还可同时采用以下进一步的技术方案：

本发明在海水淡化水进入矿化池前，将CO₂投加至海水淡化水中，然后将投加了CO₂的海水淡化水通入矿化池进行矿化。

本发明中，投加的CO₂为足量，碳酸钙为过量。

本发明中，海水淡化水的进水干管引出一路CO₂投加旁路管，CO₂投加旁路管接入CO₂后再回至进水干管，CO₂使用食品级低温液态CO₂，经过蒸发器转化为气态CO₂，再经减压，然后通至CO₂投加旁路管。

所述海水淡化水从碳酸钙填料床的下方通入矿化池，经过碳酸钙填料床，溢入出水槽收集后作为后处理产水流出矿化池。

所述矿化池中的碳酸钙由补料管从上方靠重力自动补充，碳酸钙填料床满至补料管的下端管口，使碳酸钙始终处于过量。

本发明另一个目的是提供应用上述方法的后处理设备，为此，本发明采用以下技术方案：它包括矿化池，矿化池包括反应区、处于反应区下方的下部进水区和处于反应区上方的上部水域区及出水区；反应区设有碳酸钙填料床，所述碳酸钙填料床之下有石英砂层，石英砂层垫在隔离板上，隔离板上设有多个配水水帽，配水水帽的进水管通入下部进水区；所述下部进水区设有所述矿化池的海水淡化水进水管；所述出水区设有出水槽，所述出水槽上设置溢流堰，用于使在上部水域区中的矿化后的海水淡化水溢入出水槽，所述出水槽设有矿化池的出水口；所述矿化池的上方或上部设置碳酸钙料仓，所述料仓具有多个碳酸钙填料床的补料管，碳酸钙填料床满至所述补料管的下端管口处。

在采用上述技术方案的基础上，本发明还可采用以下进一步的技术方案：

本发明设有CO₂投加装置，所述投加装置包括从海水淡化水的进水干管引出的CO₂投加旁路管，所述CO₂投加旁路管上设置海水淡化水的增压装置；所述投加装置还设置气体CO₂投加管道，所述气体CO₂投加管道连接液体CO₂蒸发器, 气体CO₂投加管道上还设有气体CO₂减压器，所述旁路管经过所述增压装置后再连接气体CO₂投加管道，然后再经过管式静态混合器，连回至进水干管，矿化池的海水淡化水进水管与进水干管连接，所述气体CO₂投加管道通过调节阀、流量计和微孔投加器定量地把气态CO₂投入旁路管中。

所述后处理设备设置了针对碳酸钙填料床的气、水冲洗配套设施；气、水冲洗配套设施的进气和进水管路连至海水淡化水的进水干管；所述海水淡化水进水管底部设有多个布水孔，所述海水淡化水进水管顶部接有数根布气支管。

由于采用本发明的方法，本发明通过对海水淡化水的矿化处理，对其进行化学稳定性处理，调节海水淡化水的碱度和硬度，适度提高pH值，使产水的朗格里尔饱和指数（LSI）值在0~0.50范围，总碱度（TAC）80mg/L（以CaCO₃计），总硬度（TH）80~120mg/L（以CaCO₃计），使其水质稳定，不具有腐蚀性，使其满足管网输配的要求。

现代医学认为，人体的衰老过程就是液体的氧化酸化过程。据测定婴儿体液的pH值为7.35~7.45，中年人体液为7.25~7.35，老年人体液为7.20~7.30。饮用接近人体血液pH值的弱碱性的水，有利于维持人体内的酸碱平衡。有研究表明，水的硬度与心血管疾病也存在明显相关性，软水地区居民心血管疾病死亡率明显高于硬水地区。因此，经过本发明处理后的海水淡化水，不仅水质稳定，而且与一般的海水淡化水相比，其碱度和硬度指标更符合人体需要，成品水质符合中国饮用水标准GB5749-2006和世界卫生组织标准，对人体的健康较适合，对于维护居民身体健康意义重大。

进一步地，本发明所提供的设备，不仅能够实现上述方法，而且其矿化池整体结构简单，矿化池内的反应充分而均匀，能够实现碳酸钙依靠重力，根据碳酸钙的消耗，自动向矿化池补料，本发明还能对矿化池进行气水冲洗，使设备的生产和维护都更加节省劳力和成本。

附图说明

图1为本发明所提供的实现本发明方法的设备示意图。

图2为本发明所提供的实现本发明方法的设备实施例的矿化池的剖视图。

图3为本发明所提供的实现本发明方法的设备实施例的矿化池的俯视图。

具体实施方式

本发明所提供的海水淡化后的后处理工艺，包括以下步骤：

（1）、在海水淡化水中投加CO₂，并使其充分混合；

（2）、将投加了CO₂的海水淡化水在矿化池内进行矿化，

所述海水淡化水是指海水经过反渗透法、电渗析法、蒸馏法或冷冻分离法处理后得到的水溶液。

投加的CO₂为足量，碳酸钙为过量。所述足量是指按照以下反应方程式CaCO₃+CO₂+H₂O→Ca²⁺+2HCO₃ ^-，CO₂的摩尔数与需要反应生成的钙离子摩尔数配平或稍过量，以消除局部不均匀而带来局部CO₂的摩尔数不足与钙离子配平。这些量的控制可根据CO₂流量的控制而实现。

本发明采用以下方法投加CO_2：将海水淡化水的进水干管引出一路CO₂投加旁路管，CO₂投加旁路管接入CO₂后再回至进水干管，CO₂使用食品级低温液态CO₂，经过蒸发器转化为气态CO₂，再经减压，然后通至CO₂投加旁路管。

所述海水淡化水从碳酸钙填料床的下方通入矿化池，经过碳酸钙填料床，再溢入出水槽收集后作为后处理产水流出矿化池。

参照附图1、2、3；本发明所提供应用上述方法的设备包括矿化池100，矿化池包括反应区A、处于反应区下方的下部进水区B和处于反应区上方的上部水域区C及出水区D；

反应区设有碳酸钙填料床1，所述碳酸钙填料床1之下有石英砂层2，石英砂层2垫在隔离板20上，隔离板20上设有多个配水水帽4，配水水帽4的进水管40通入下部进水区；石英砂层2促进气水分配均匀，有利于防止细小杂质和溶胶物质对配水水帽4堵塞，确保布水均匀畅通，石英砂的层高约100~200mm，碳酸钙呈颗粒或细小块状，其层高度约1000~3000mm。

所述下部进水区B设有所述矿化池的海水淡化水进水管3；

所述出水区设有出水槽5，所述出水槽上设置溢流堰50，用于使在上部水域区中的矿化后的海水淡化水溢入出水槽5，所述出水槽设有矿化池的出水口6；附图标号60为矿化后的海水淡化水出水管；上层水区域C是水流被限制在碳酸钙填料床1和溢流堰50之间的容积。上层水区域的深度应避免碳酸钙细小颗粒和杂质的溢出，确保出水浊度＜1NTU。

所述矿化池的上方或上部设置碳酸钙料仓7，所述料仓7具有多个碳酸钙填料床的补料管70，碳酸钙填料床1满至所述补料管70的下端管口71处。随着碳酸钙的反应消耗，这些补料管70将碳酸钙颗粒依靠其自身重力散布到碳酸钙填料床1的表层中，碳酸钙颗粒逐渐落下而不引起水层的浑浊。

本发明设有CO₂投加装置，所述投加装置包括从海水淡化水的进水干管8引出的CO₂投加旁路管80，所述CO₂投加旁路管80上设置海水淡化水的增压装置，比如增压泵81；所述投加装置还设置气体CO₂投加管道82，所述气体CO₂投加管道连接液体CO₂蒸发器, 气体CO₂投加管道82上还设有气体CO₂减压器，所述旁路管80经过所述增压装置后再连接气体CO₂投加管道82，然后再经过管式静态混合器83充分混合加大CO₂的溶解量，再连回至进水干管8，矿化池的海水淡化水进水管3与进水干管8连接，所述气体CO₂投加管道82通过调节阀、流量计和微孔投加器定量地把气态CO₂投入旁路管中。

本发明设置了针对碳酸钙填料床的气、水冲洗配套设施，它包括反洗进气管91和反洗进水管92，它们都连至进水干管8，反洗进气管91由罗茨风机93提供气源，反洗进水管92上设置水泵94。一般来说，根据碳酸钙纯度＞95%，每年气/水反洗次数为4~6次。附图标号95为反洗排放管。所述海水淡化水进水管底部设有多个布水孔，确保布水均匀，所述海水淡化水进水管顶部接有数根布气支管，确保反洗时布气均匀。

本发明的矿化池可呈单元式排列组合，图2和3中，即显示了多个矿化池形成的单元式组合中的其中一个矿化池。

Claims

1.一种海水淡化后的后处理工艺，其特征在于，它包括以下步骤：

（1）、在海水淡化水中投加CO₂，并使其充分混合；

（2）、将投加了CO₂的海水淡化水在矿化池内进行矿化，

2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述海水淡化水是指海水经过反渗透法、电渗析法、蒸馏法或冷冻分离法处理后得到的水溶液。

3.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，它在海水淡化水进入矿化池前，将CO₂投加至海水淡化水中，然后将投加了CO₂的海水淡化水通入矿化池进行矿化。

4.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，投加的CO₂为足量，碳酸钙为过量。

5.如权利要求1、3或4所述的工艺，其特征在于，它将海水淡化水的进水干管引出一路CO₂投加旁路管，CO₂投加旁路管接入CO₂后再回至进水干管，CO₂使用食品级低温液态CO₂，经过蒸发器转化为气态CO₂，再经减压，然后通至CO₂投加旁路管。

6.如权利要求1、3或4所述的工艺，其特征在于，所述海水淡化水从碳酸钙填料床的下方通入矿化池，经过碳酸钙填料床，再溢入出水槽收集后作为后处理产水流出矿化池。

7.如权利要求6所述的工艺，其特征在于，所述矿化池中的碳酸钙由补料管从上方靠重力自动补充，碳酸钙填料床满至补料管的下端管口，使碳酸钙始终处于过量。

8.应用权利要求1所述方法的海水淡化水后处理设备，其特征在于它包括矿化池，矿化池包括反应区、处于反应区下方的下部进水区和处于反应区上方的上部水域区及出水区；

反应区设有碳酸钙填料床，所述碳酸钙填料床之下有石英砂层，石英砂层垫在隔离板上，隔离板上设有多个配水水帽，配水水帽的进水管通入下部进水区；

所述下部进水区设有所述矿化池的海水淡化水进水管，

所述出水区设有出水槽，所述出水槽上设置溢流堰，用于使在上部水域区中的矿化后的海水淡化水溢入出水槽，所述出水槽设有矿化池的出水口；

所述矿化池的上方或上部设置碳酸钙料仓，所述料仓具有多个碳酸钙填料床的补料管，碳酸钙填料床满至所述补料管的下端管口处。

9.如权利要求8所述的后处理设备，其特征在于它设有CO₂投加装置，所述投加装置包括从海水淡化水的进水干管引出的CO₂投加旁路管，所述CO₂投加旁路管上设置海水淡化水的增压装置；所述投加装置还设置气体CO₂投加管道，所述气体CO₂投加管道连接液体CO₂蒸发器, 气体CO₂投加管道上还设有气体CO₂减压器，所述旁路管经过所述增压装置后再连接气体CO₂投加管道，然后再经过管式静态混合器，连回至进水干管，矿化池的海水淡化水进水管与进水干管连接，所述气体CO₂投加管道通过调节阀、流量计和微孔投加器定量地把气态CO₂投入旁路管中。

10.如权利要求8所述的后处理设备，其特征在于，它设置了针对碳酸钙填料床的气、水冲洗配套设施；气、水冲洗配套设施的进气和进水管路连至海水淡化水的进水干管；所述海水淡化水进水管底部设有多个布水孔，海水淡化水进水管顶部接有数根布气支管。