CN104591441A - 一种调节船舶反渗透海水淡化水水质的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种调节船舶反渗透海水淡化水水质的方法，属于船舶淡水保障系统技术应用领域。依次向调质过滤器中注入石英砂和pH调质材料，将调质过滤器与反渗透海水淡化设备连接，启动反渗透海水淡化设备，海水淡化水流过调质过滤器，得到流出液，所述流出液即为调质后淡化水；所述方法安全、自然，能够使淡化海水pH值呈现弱碱性，并能够快速提高淡化海水中的钙离子、镁离子达到一定量浓度，从而提高淡化水的硬度和碱度，可解决淡化水腐蚀管路使水质变黄影响饮用的问题。

Description

一种调节船舶反渗透海水淡化水水质的方法
技术领域
本发明涉及一种调节船舶反渗透海水淡化水水质的方法，属于船舶淡水保障系统技术应用领域。
背景技术
随着世界经济和科技的飞速发展，海洋已经成为世界各国提高综合国力和争夺长远战略优势的重要领域。中国作为世界第二大经济体，随着对海洋依赖加深，需要依赖海洋战略来指导国家的海上发展。随着海上作业的增多，海水淡化方法、海水淡化技术的研究应用对于远洋船舶执行任务具有重要意义。船舶长时间续航和长期在海上停留作业对淡水的需求，使淡水装置性能科学、操作方便、结构简易、成本低廉成为一个需要迫切解决的问题。利用反渗透法的海水淡化装置造出的淡化水硬度、碱度、pH值都较低，根据对淡化水取样化验的结果来看，pH值在6.5～7.0之间，硬度一般小于20mg/L，碱度小于10mg/L，基本不具有缓冲能力，有溶解管道内壁的保护垢层的倾向，船上供水管网如为铸铁管和钢管，淡化水进入管网前需对淡化水进行水质稳定处理，以控制水的稳定性，使之与管网兼容。稳定淡化水水质可通过淡化水再矿化或淡化水调质调节pH和提高碱度和硬度。淡化水再矿化可增加水的缓冲能力，改善碳酸盐平衡，增大保护性碳酸钙垢层在管道内壁沉积和压缩的倾向，可有效降低水的腐蚀性，减小铁等金属离子的释放，达到稳定水质的目的。目前，反渗透淡化水再矿化的方法主要有投加化学药剂NaHCO3和CaCl2，使淡化水流过天然方解石、麦饭石等方法，但投加化学药剂NaHCO3和CaCl2在饮用安全方面存在隐患且影响饮用；而直接利用方解石、麦饭石对淡化水进行pH值调节，其矿石溶出效率低，且占用空间比较大，pH值调节效果不明显；上述方法在安全或效率等方面均不理想。
发明内容
针对上述缺陷，本发明的目的是提供一种调节船舶反渗透海水淡化水水质的方法，所述方法安全、自然，能够使淡化海水pH值呈现弱碱性，并能够快速提高淡化海水中的钙离子、镁离子达到一定量浓度，从而提高淡化水的硬度和碱度，可解决淡化水腐蚀管路使水质变黄影响饮用的问题。
本发明的目的由以下技术方案实现：
一种调节船舶反渗透海水淡化水水质的方法，所述方法步骤如下：
(1)依次向调质过滤器中注入石英砂和pH调质材料，将调质过滤器与反渗透海水淡化设备连接，启动反渗透海水淡化设备，海水淡化水流过调质过滤器，得到流出液；当流出液的pH大于等于7.3、硬度大于等于30mg/L且碱度大于等于33mg/L时，所述流出液即为调质后淡化水；当流出液的pH小于7.3、硬度低于30mg/L或碱度低于33mg/L时，接步骤(2)；
(2)关闭反渗透海水淡化设备，断开调质过滤器与反渗透海水淡化设备的连接，打开调质过滤器盖，将石英砂和pH调质材料取出，清洗调质过滤器，重复步骤(1)，直到流出液的pH大于等于7.3、硬度大于等于30mg/L且碱度大于等于33mg/L；重复步骤(1)时添加的石英砂和pH调质材料为未使用过的石英砂和pH调质材料。
其中，步骤(1)所述调质过滤器包括筒身和仪表盘；筒身的内部装有过滤网，筒身的上部装有进水口和出水口；仪表盘上装有盐度计和pH计；仪表盘安装在筒身的顶端；
步骤(1)所述石英砂和pH调质材料的添加量均按照调制过滤器排量每1m3/h 22～31kg的比例注入调质过滤器；且石英砂和pH调质材料的总注入量优选调质过滤器容量的70～80％；
pH调质材料优选半烧结白云石矿石制品，颗粒直径为0.5～3.5mm，所述半烧结白云石矿石制品的制备方法如下：
(1)将白云石粉碎，筛分，得到白云石颗粒；
(2)将所述白云石颗粒恒温煅烧120～150min，自然冷却，出炉，密封保存，即得到本发明所述的矿石制品；
步骤(1)所述白云石主要成份为碳酸钙和碳酸镁(CaMg(CO3)2)，以白云石总质量为100％计，其中，碳酸钙含量为48～54.3％，碳酸镁含量为39～45.6％，二氧化硅含量小于1％，氧化铝含量小于1％，氧化铁含量小于0.08％，氧化钠的含量小于0.06％；
步骤(1)所述粉碎优选采用球磨机对白云石进行粉碎，白云石颗粒直径优选0.5～3.5mm；
步骤(2)所述煅烧优选温度可控并可旋转的煅烧炉，煅烧温度优选710～795℃，升温速率优选35℃/min，使碳酸镁完全分解出游离状态的氧化镁和二氧化碳，并将生成的二氧化碳气体通过排气管道排放到大气中，减小煅烧炉中的压力；
步骤(2)所述冷却时间优选3h。
有益效果
(1)采用本发明所述方法对船舶反渗透海水淡化水调质可迅速中和淡化水中的碳酸，使得淡化水的pH值呈弱碱性，同时调节了淡化水中的钙离子、镁离子的浓度，淡化水的碱度和硬度可达到40mg/L(以碳酸钙计)，可完全解决淡化水腐蚀管路、淡化水发黄影响饮用的问题，使得淡化海水可安全舒适饮用；
(2)本发明所述方法中采用的pH调质材料粒径在0.5～3.5mm，溶解效率高、占用空间小；且pH调质材料在使用过程中会形成碳酸钙并在淡水管道的管壁形成保护层，对淡水管道起到了保护作用。
附图说明
图1为调质过滤器的结构示意图；
1-筒身，2-仪表盘，3-过滤网，4-进水口，5-出水口，6-盐度计，7-pH计，8-石英砂，9-pH调制剂。
具体实施方式
下面以具体实施例来详述本发明，但不限于此。
以下实施例中提到的主要仪器与设备信息见表1。
表1
以下实施例中使用的调质过滤器的结构示意图如图1所示，所述过滤器包括筒身(1)和仪表盘(2)；筒身(1)的内部装有过滤网(3)，筒身(1)的上部装有进水口(4)和出水口(5)；仪表盘(2)上装有盐度计(6)和pH计(7)；仪表盘(2)安装在筒身(1)的顶端；pH调制剂(9)在石英砂(8)之上；
实施例1中使用的白云石来自于辽宁喀佐白云石矿，实施例2中使用的白云石来自于湖南临湘白云石矿；
所述白云石的主要成份均为为碳酸钙和碳酸镁(CaMg(CO3)2)，以白云石总质量为100％计，其中，碳酸钙含量为48～54.3％，碳酸镁含量为39～45.6％，二氧化硅含量小于1％，氧化铝含量小于1％，氧化铁含量小于0.08％，氧化钠的含量小于0.06％。
实施例1
(1)利用额式破碎机将白云石粉碎，筛分，得到直径为0.5～3.5mm的白云石颗粒；
(2)将所述白云石颗粒置于矿冶炉中，调节升温速率为35℃/min，待温度升至795℃，恒温煅烧120min(使碳酸镁完全分解出游离状态的氧化镁和二氧化碳，并将生成的二氧化碳气体通过排气管道排放到大气中，减小煅烧炉中的压力)，自然冷却3h，出炉，密封保存，即得到本发明所述半烧结白云石矿石制品；
(3)依次向调质过滤器中注入石英砂和半烧结白云石矿石制品，将调质过滤器与反渗透海水淡化设备连接，启动反渗透海水淡化设备，海水淡化水流过调质过滤器，得到流出液(流出液的pH大于等于7.3、硬度大于等于30mg/L且碱度大于等于33mg/L)，所述流出液即为调质后淡化水；其中，石英砂和半烧结白云石矿石制品的添加量均按照过滤器排量每1m3/h 25kg的比例注入调质过滤器；石英砂和pH调质材料的总注入量优选调质过滤器容量的75％；
(4)经过一段时间，当流出液的pH为7.2时，关闭反渗透海水淡化设备，断开调质过滤器与反渗透海水淡化设备的连接，打开调质过滤器盖，将石英砂和pH调质材料取出，清洗调质过滤器，重复步骤(3)。
实施例2
(1)利用额式破碎机将白云石粉碎，筛分，得到直径为0.5～3.5mm的白云石颗粒；
(2)将所述白云石颗粒置于矿冶炉中，调节升温速率为35℃/min，待温度升至710℃，恒温煅烧150min(使碳酸镁完全分解出游离状态的氧化镁和二氧化碳，并将生成的二氧化碳气体通过排气管道排放到大气中，减小煅烧炉中的压力)，自然冷却3h，出炉，密封保存，即得到本发明所述的矿石制品；
(3)依次向调质过滤器中注入石英砂和半烧结白云石矿石制品，将调质过滤器与反渗透海水淡化设备连接，启动反渗透海水淡化设备，海水淡化水流过调质过滤器，得到流出液(流出液的pH大于等于7.3、硬度大于等于30mg/L且碱度大于等于33mg/L)，所述流出液即为调质后淡化水；其中，石英砂和半烧结白云石矿石制品的添加量均按照过滤器排量每1m3/h 22kg的比例注入调质过滤器；石英砂和pH调质材料的总注入量优选调质过滤器容量的70％；
(4)经过一段时间，当流出液的硬度为28mg/L时，关闭反渗透海水淡化设备，断开调质过滤器与反渗透海水淡化设备的连接，打开调质过滤器盖，将石英砂和pH调质材料取出，清洗调质过滤器，重复步骤(3)。
实施例3
(1)利用额式破碎机将白云石粉碎，筛分，得到直径为0.5～3.5mm的白云石颗粒；
(2)将所述白云石颗粒置于矿冶炉中，调节升温速率为35℃/min，待温度升至750℃，恒温煅烧130min(使碳酸镁完全分解出游离状态的氧化镁和二氧化碳，并将生成的二氧化碳气体通过排气管道排放到大气中，减小煅烧炉中的压力)，自然冷却3h，出炉，密封保存，即得到本发明所述的矿石制品；
(3)依次向调质过滤器中注入石英砂和半烧结白云石矿石制品，将调质过滤器与反渗透海水淡化设备连接，启动反渗透海水淡化设备，海水淡化水流过调质过滤器，得到流出液(流出液的pH大于等于7.3、硬度大于等于30mg/L且碱度大于等于33mg/L)，所述流出液即为调质后淡化水；其中，石英砂和半烧结白云石矿石制品的添加量均按照过滤器排量每1m3/h 31kg的比例注入调质过滤器；石英砂和pH调质材料的总注入量优选调质过滤器容量的80％；
(4)经过一段时间，当流出液的碱度为30mg/L时，关闭反渗透海水淡化设备，断开调质过滤器与反渗透海水淡化设备的连接，打开调质过滤器盖，将石英砂和pH调质材料取出，清洗调质过滤器，重复步骤(3)。
上述实施例中的半烧结白云石矿石制品的化学成分主要为CaCO3·MgO，其中主要成分碳酸钙含量为65～72％，氧化镁含量为22～28.57％，氧化钙的含量小于1.9％；所述矿石制品用于海水淡化水时，可迅速中和淡化水中的碳酸，使得淡化水的pH值从5.5～6.0提升到7.0～8.0。
本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种调节船舶反渗透海水淡化水水质的方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
(1)依次向调质过滤器中注入石英砂和pH调质材料，将调质过滤器与反渗透海水淡化设备连接，启动反渗透海水淡化设备，海水淡化水流过调质过滤器，得到流出液；当流出液的pH大于等于7.3、硬度大于等于30mg/L且碱度大于等于33mg/L时，所述流出液即为调质后淡化水；当流出液的pH小于7.3、硬度低于30mg/L或碱度低于33mg/L时，接步骤(2)；
(2)关闭反渗透海水淡化设备，断开调质过滤器与反渗透海水淡化设备的连接，打开调质过滤器盖，将石英砂和pH调质材料取出，清洗调质过滤器，重复步骤(1)，直到流出液的pH大于等于7.3、硬度大于等于30mg/L且碱度大于等于33mg/L；
重复步骤(1)时添加的石英砂和pH调质材料为未使用过的石英砂和pH调质材料。
2.根据权利要求1所述的一种调节船舶反渗透海水淡化水水质的方法，其特征在于：步骤(1)所述调质过滤器包括筒身(1)和仪表盘(2)；筒身(1)的内部装有过滤网(3)，筒身(1)的上部设有进水口(4)和出水口(5)；仪表盘(2)上装有盐度计(6)和pH计(7)；仪表盘(2)安装在筒身(1)的顶端。
3.根据权利要求1所述的一种调节船舶反渗透海水淡化水水质的方法，其特征在于：步骤(1)所述石英砂和pH调质材料的添加量均按照调制过滤器排量每1m3/h 22～31kg的比例注入调质过滤器；且石英砂和pH调质材料的总注入量为调质过滤器容量的70～80％。
4.根据权利要求1所述的一种调节船舶反渗透海水淡化水水质的方法，其特征在于：pH调质材料为半烧结白云石矿石制品，颗粒直径为0.5～3.5mm。
5.根据权利要求4所述的一种调节船舶反渗透海水淡化水水质的方法，其特征在于：所述半烧结白云石矿石制品的制备方法如下：
(1)将白云石粉碎，筛分，得到白云石颗粒；
(2)将所述白云石颗粒恒温煅烧120～150min，自然冷却，出炉，密封保存，即得到所述的矿石制品。
6.根据权利要求5所述的一种调节船舶反渗透海水淡化水水质的方法，其特征在于：步骤(1)所述粉碎采用球磨机对白云石进行粉碎，白云石颗粒直径为0.5～3.5mm。
7.根据权利要求5所述的一种调节船舶反渗透海水淡化水水质的方法，其特征在于：步骤(2)所述煅烧选用温度可控并可旋转的煅烧炉，煅烧温度为710～795℃，升温速率为35℃/min。
8.根据权利要求5所述的一种调节船舶反渗透海水淡化水水质的方法，其特征在于：步骤(2)所述冷却时间为3h。
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