CN1064461A

CN1064461A - 电渗析饮用水再矿化技术

Info

Publication number: CN1064461A
Application number: CN 91101069
Authority: CN
Inventors: 李树猷; 郑宇�; 何淑敏; 金贵孝; 黄承武
Original assignee: CHANGQING PETROLEUM EXPLORATION BUREAU; Institute Of Environmental Health And Health Engineering Chinese Academy Of Preventive Medicine
Current assignee: CHANGQING PETROLEUM EXPLORATION BUREAU; Institute Of Environmental Health And Health Engineering Chinese Academy Of Preventive Medicine
Priority date: 1991-02-26
Filing date: 1991-02-26
Publication date: 1992-09-16

Abstract

本发明提供了一项电渗析水再矿化技术。它可使电渗析水水质达到基本稳定，并能改变水型和改善饮用水质量。其特征是在工艺流程中控制CO₂和饱和石灰水的投加量与水的pH和IR值等设计运转参数，即能使具有严重腐蚀性的电渗析水由很软水变为基本稳定的中等硬水或软水，并由硫酸钠型水变为含重碳酸盐的硫酸钠-钙型水。本发明能利用电渗析水原有的侵蚀性CO₂，SO₄ ^2-和Cl^-，化害为利，同时增加永久硬度，使人们饮水时受益。

Description

本发明是一项使具有严重或极严重腐蚀性的电渗析饮用水（或称电渗析淡水，以下简称电渗析水）转变为基本稳定的中等硬水（或软水），并由硫酸钠型水转变为含重碳酸盐的硫酸钠-钙型水的再矿化技术。

查新检索结果证明，目前国内外均无电渗析水再矿化的报导或专利。已有的防止管道腐蚀的技术：一是由P.LEROY提出的用于海水淡化饮用水的防腐技术。由海水淡化装置生产的蒸馏水仅含少许矿物质和不溶解气体，其方法是曝气（目的是增加溶解氧含量）、加入石灰溶液，继之加入CO₂，提高矿化度和稳定PH。处理后的水中钙硬度为65-72mg/L（CaCO₃），碱度为60-65mg/L（CaCO₃），PH为8.1-8.3，氯化物为13-18mg/L（CL^-）。6个月之后输水管道内部出现了钙-铁保护沉积，焊口的腐蚀全部停止。但上述工艺与控制参数对电渗析水不适用。因为电渗析水含有较多矿物质，其溶解性总固体高达500-600mg/L，总碱度为50-60mg/L（CaCO₃）（已和上述指标相近），钙硬度约10mg/L（CaCO₃），氯化物为15-25mg/L（CL^-），硫酸盐为250-300mg/L（SO^2- ₄），PH为7.5-7.7按照上述工艺参数，即使将电渗析水的钙硬度增加至65-72mg/L（CaCO₃），PH增加至8.1-8.3，该水仍为具有严重腐蚀性的很软水。同时由于电渗析水已含有4.5mg/L左右的溶解氧，已能满足形成保护膜对溶解氧条件（≮4-5mg/L）的要求。因此对电渗析水首先进行曝气不仅是不必要的，而且将电渗析水中原有的较多的CO₂驱除而导至无法利用，这必然会增加以后的CO₂投加量，使制水成本增加。试验证明在我们要求的钙硬度条件下按照上述工艺流程的顺序先加饱和石灰水后加CO₂，结果造成了管道与设备的迅速而严重的结垢，使得运行无法继续下去。流行病学的调查已经证实：饮软水的人群的心血管疾病发病率显著高于饮硬水的人群，即采用上述工艺及其控制参数不仅不能控制电渗析水对管道的腐蚀，更不能解决心血管疾病高发的问题。

另一个是美国特拉华州Middlesex水公司（MWC）采用磷酸锌作缓蚀剂并投加氢氧化钠调节PH以控制地面水对金属管道的腐蚀速度为3-5mil/yr（密耳/年），缓蚀剂投加量是0.43-0.56mg/L（Zn），经我们试验证明，此工艺及参数用于电渗析水处理时起不到控制腐蚀的作用，更不能改变电渗析水的水型和解决心血管疾病的高发问题。

本发明的目的是提供一种简单的、易于实现的使电渗析水水质达到基本稳定，不腐蚀管道，而且能改变水型和改善饮用水质量的再矿化技术。

本发明的主要特征之一是在工艺流程中不设曝气工艺，并且在加饱和石灰水之前首先将CO₂加入密闭的压力水管中。这样就不仅节约了曝气池与曝气所需的设备与管道，减少了基建投资与运转费用，而且①能充分利用电渗析水原有的CO₂;②由于水中事先溶入了需要的CO₂量，再加入饱和石灰水时就可防止CaCO₃的迅速沉积与结垢。

由于纯CO₂在标准大气压（101.3KPa）下的溶解度为1177mg/L，因此至少可以和989.8mg/L Ca（OH）₂发生反应生成Ca（HCO₃）₂和CaCO₃，其化学反应与计算式如下：

74 83

X 1177

X＝74×1177/88＝989.8mg/L以CaCO₃表示则为1337.5mg/L（CaCO₃）。本发明采用的是钢瓶饮料用液态CO₂，使用的汽化投加压力≥2Kg/cm²（＝202.6KPa），在此压力下溶于水中的CO₂更多，因此完全可以根据设计要求投加饱和石灰水以达到所需的钙硬度。本发明是这样来实现的，即由电渗析出来的淡水经耐腐蚀管道（1）进入集水箱（2）（集水箱容积略大于电渗析器倒极至出水水质恢复正常期间再矿化处理的水量：集水箱为密闭式，顶部设通气、溢流管），再经加压泵（3）（耐腐蚀）加压后通过流量计（4）送入CO₂加注器（5）。由钢瓶（6）出来的液态CO₂经减压器（7）气化后，通过气体转子流量计（8）和CO₂加注管（9）进入CO₂加注器（5）。CO₂被吸入后，在密闭管道内被高速湍动水流迅速混合与溶解。溶有CO₂的水流在压力下流经一定距离后与投加的饱和石灰水一起进入管道混合器（14）。用电渗析水将石灰粉（熟石灰粉或生石灰粉）在配制槽（池或箱）（10）内配制成饱和石灰水，经6-12小时（或更长时间）沉淀后，将上清液放入饱和石灰水贮槽（池或箱）（11），再经饱和石灰水计量加注设备（12）与加注管（13）在管道混合器（14）前加入溶有CO₂的电渗析水中。经管道混合器充分混合后随即进入反应沉淀槽（池或箱）（15），经1-20分钟的反应与沉淀（去除未溶解的石灰微粒）后，出水进入再矿化水管（即生活用水的输水管）（16），此即供饮用的再矿化水。工艺流程见附图，工艺流程中各设备的连接管路上设置有必要的调节与控制闸阀。

本发明的主要特征之二是再矿化度高，水的钙硬度可达75-285mg/L（CaCO₃），可使很软水转变成中等硬水或软水，并且能使水质保持基本稳定，不腐蚀管道，并可在管壁上形成适量的保护薄膜。

本发明的主要特征之三是可以根据需要在上述钙硬度的范围内调节CO₂的投加量，从而改变水的PH（在7.0-8.3之间）和稳定指数（IR）（在6.0-7.6之间），使管壁缓慢或加速结垢，形成保护膜，或使管壁不结垢，或仅有极轻微的腐蚀。

本发明的主要特征之四是增加了有益于健康的Ca²⁺与HCO^- ₃离子，改善了饮用水的质量，使原电渗析水由硫酸钠型水转变为含重碳酸盐的硫酸钠-钙型水。由于钙可能对钠具有拮抗作用，因此水型的改变具有卫生学意义。

本发明的主要特征之五是能利用电渗析水中原有的侵蚀性CO₂、SO^2- ₄和Cl^-。化害为利，降低处理成本，同时增加了永久硬度，使人们饮水时受益。

由于这些主要特征，本发明解决了电渗析水的水质稳定问题，并能根据需要调节IR值，控制输配水管道内壁保护膜形成的速度与厚度，从而防止管道的腐蚀。同时能化害为利，增加了有益于健康的Ca²⁺与HCO^- ₃离子和硬度，特别是永久硬度，从而能改变水型和改善饮用水的质量。这对于预防饮用电渗析水的人群的心血管疾病高发问题有重要意义。

Claims

1、一项电渗析水再矿化技术，其基本特征是先加CO₂，再加饱和石灰水，经管道混合器混合和反应沉淀槽(池或箱)反应沉淀，在控制一定的CO₂，饱和石灰水的投加剂量和稳定指数(IR)值及反应沉淀时间的条件下，即能同时控制电渗析水的腐蚀，并能转变其水型，使很软水转变为中等硬水或软水，硫酸钠型水转变为含重碳酸盐的硫酸钠-钙型水。

2、如权利要求1所述的再矿化技术，它的饱和石灰水投加量是使再矿化水变为中等硬水或软水。

3、如权利要求1所述的再矿化技术，它的CO₂投加量是使再矿化水的PH为7.0-8.3。

4、如权利要求1所述的再矿化技术，它的水质稳定指数IR为6.0-7.6。

5、如权利要求1所述的再矿化技术，它的反应沉淀时间为1-20分钟。