过饱和热水的预处理制造技术

本发明专利技术涉及通过反渗透的水脱盐方法，包括作为第一步骤的去饱和步骤。

Pretreatment of supersaturated hot water

The present invention relates to a water desalination process by reverse osmosis, including a desaturation step as a first step.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】过饱和热水的预处理
本专利技术的目的在于利用反渗透的热水的脱盐方法，包括在反渗透处理之前的所述水的化学预处理。
技术介绍
反渗透是从地表水或地下水、尤其是从含盐海水制备饮用水的最常用方法中的一种。因此存在多种设备用于利用反渗透处理这些过饱和热水，尤其是在沙特阿拉伯。这些设备迄今均根据以下的一系列步骤来设计：1、在潜水层中泵唧，2、通过通风冷却装置进行冷却以将水温降低到反渗透膜可接受的水平，3、任选地，结合了去碳酸化和/或软化和/或脱硅和/或除铁的补充步骤，以提高反渗透效率，4、然后，在一个或两个阶段中的过滤步骤，以拦住会带来反渗透膜堵塞风险的较细颗粒，5、注入所谓“螯合剂”的化学试剂，以提高反渗透效率，6、具有通常为5-10微米的标称截止阀值(但根据设计选择可以在这个范围之上或者之下)的筒式过滤器的步骤。这个步骤的作用在于进行保护以免于偶然到达的悬浮物质，7、最后，反渗透步骤，其使得能够将水脱盐至其目标用途所需的水平。当然可以考虑使用没有CO2损失的热交换器，但这类装置远贵于开放通风冷却装置(其提取一部分的待处理水以获得所希望的冷却)并且因此一旦处理流量大于几个m3/h就变得经济上不可行。为了限制或者避免碳酸盐沉淀，有时进行的操作是在冷却塔的上游注入酸和/或螯合剂，并且这些同样的酸和螯合剂有时作为补充物也在过滤的上游注入。在这两种情况下，这类试剂添加的目的在于降低在冷却塔和过滤器中经过时的沉淀潜力，并且因而保护这些装置免于物质的有害累积。但这些解决方案具有与在这些热水中存在的某些离子的沉淀相关的重大缺陷。这是因为，这些待脱盐水是地下来源的，并且尤其来源于地下储水层(réservoirsaquifères)中所包括的含水层(nappes)。它们因而象所有天然水一样符合所谓钙-碳(calco-carbonique)的平衡，所述平衡按照已知的平衡定律决定离子Ca2+、HCO3-、CO32-、H+、OH-以及物质CO2和CaCO3之间的平衡，每种由常数控制，它们可由以下的简化方程式表示：[1]CO2+OH-<＝>HCO3-[2]HCO3-<＝>H++CO32-[3]Ca2++CO32-<＝>CaCO3因此，当在通风冷却装置中经过时，CO2的损失引起pH升高，这超出了平衡pH。为了在这些新条件下恢复平衡状况，水将倾向于根据[2]由碳酸氢根离子HCO3-产生碳酸根离子CO32-。但这种额外的碳酸根则可导致平衡[3]向着出现碳酸钙CaCO3的方向移动，而碳酸钙是不可溶的并且因而会发生沉淀。而且，向缺乏氧的这种水中供应氧会导致铁的氧化和快速沉淀，所述铁通常以可变量存在，可一直到几个mg/l的铁。如果仅铁沉淀，那么其很大部分会被塔中的水冲洗，但当碳酸钙沉淀时，铁沉淀物往往会加入其中，由此进一步提高了冷却塔中的堵塞负荷。在冷却塔的交换结构中沉淀物的沉淀和累积具有两个主要缺陷：1、该结构的重量增加，这是最严重的后果；该结构如果不及时清洁的话甚至会破裂。这种周期性的清洁降低了系统的可利用性。2、冷却效率的损失，这可能必须要降低设备的流量。在过滤器中的沉淀物的沉淀和累积导致：1、可移动装置(如阀、泵)的阻塞，2、过滤材料的结块，这损害了其过滤能力及其每日的自动清洗，以及3、堵塞物质的累积，这降低了循环持续时间并且使引向反渗透单元的水的水质劣化。塔上游的酸化有时被用于减少初始存在的碳酸氢根并且因而降低形成碳酸根的潜力。但是，当使用典型地包含3毫当量碳酸氢根的水时，这将代表可达110mg/l的HCl或者接近300mg/l的38％商业酸的盐酸消耗，这代表了显著的运行成本以及存储困难。而且，下游反渗透系统的转化(回收)非常少从这种去除操作获益，因为钙的含量并没有降低并且由硫酸钙导致的沉淀风险则对于反渗透回收来说仍是限制性因素。有时还使用螯合剂产品，其将限制或者延迟冷却塔中的沉淀。但这种产品相当昂贵，其在此场所的应用仍然是凭经验的，并且其可由于劣化从过滤器中移除悬浮物质的效率而在过滤方面具有有害的副作用。对于该螯合剂产品来说还可能在与冷却塔中的交换物质或者与过滤器中的过滤物质接触时丧失其效力，这造成了对这些系统有害的后沉淀。因此，迄今所采用的方法的主要缺陷因而是：1、冷却塔中以及随后的过滤步骤中的铁和碳酸钙的大沉淀风险，2、由于累积的沉淀物所导致的塔的冷却效率的损失，3、冷却塔的维护频率大增，这导致其加速磨损和可利用性的损失，4、如果不及时进行维护的话则存在冷却塔机械损害的风险，5、由于在环循过程中累积的沉淀物所导致的过滤步骤的性能损失，6、过滤介质结块、过滤器的阀阻塞以及过滤器传感器的堵塞和失活的风险，7、反渗透膜的提高的污泥风险，以及8、用来限制或消除沉淀的试剂的高成本。因而需要提供下述这样的方法，该方法使得能够减少甚至避免在冷却塔的交换结构中以及在过滤器中的沉淀物的沉淀和累积。
技术实现思路
本专利技术人现在已经发现，通过在任何冷却之前设置去饱和步骤，则可以减少甚至消除沉淀问题。因此，本专利技术的目的在于通过反渗透的水脱盐方法，包括在冷却和反渗透处理的步骤之前的去饱和步骤。出于本专利技术的目的，“待脱盐水”被理解为是指地下来源的水，并且尤其来源于地下储水层中所包括的含水层，并且其主要特征为：-大于40℃、优选40℃-80℃的温度，-含盐性质，也即选自下列钙、镁、钠、钾、碳酸根、碳酸氢根、氯根、硫酸根或其混合物的离子之和大于500mg/l，并且-高CO2含量，赋予其小于7.5并且优选小于7的平衡pH。任选地，这些水还包含选自下列的化合物：-大于50μg/l的铁含量，-大于25μg/l的锰含量，-大于10mg/l的二氧化硅含量，-含量大于10μg/l的胶体形式或者硫化氢形式的硫，-一种或多种放射性核素，例如镭或铀，使得总α活性大于0.5Bq/l，或者-其混合物，以高含量地。举例来说，含盐的待脱盐水具有以下特性：温度＝60℃钙＝360mg/lCO2＝60mg/lpH＝6.7HCO3＝190mg/l铁＝3mg/l锰＝200μg/l二氧化硅＝15mg/l总α活性≥0.5Bq/l根据本专利技术，这个步骤可以在过滤之前即刻进行或者通过其它步骤如冷却步骤与过滤步骤分开。这个去饱和步骤可极好地利用温度大于40-45℃的水来进行，这另外具有额外的优点，因为在较高的温度下，所涉及的化学反应的速度加速，从而改善了在专用单元(ouvrage)中的沉淀效率，并且碳酸钙的溶解度下降，这促进了这种盐的去除，一直到低含量(如果这是希望的话)。在本专利技术的一种有利实施方案中，所述去饱和步骤要么是去碳酸化步骤，要么是软化步骤，要么是这两个步骤的组合。去碳酸化在于降低碳酸氢根含量。软化在于降低溶解的钙的含量。在工业上，去碳酸化和软化使用石灰来实现，因为石灰是一种不太贵的试剂。氢氧化钠有时也用于此目的。反应如下所示：使用石灰：Ca2++Ca(OH)2+2HCO3-->2CaCO3+2H2O使用氢氧化钠：Ca2++NaOH+HCO3-->CaCO3+Na++H2O只利用石灰(或者氢氧化钠)的简单去碳酸化+软化足以在下游单元、冷却塔和过滤步骤实现不沉淀的目的；但是，这些步骤可通过具有碳酸钙的软化来补充，以获益于这种净化(clarificat本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过反渗透的水脱盐方法，包括在反渗透处理步骤之前的去饱和步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.05 FR 14583291.通过反渗透的水脱盐方法，包括在反渗透处理步骤之前的去饱和步骤。2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述去饱和步骤是去碳酸化步骤，或者是软化步骤，或者是这两个步骤的组合。3.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于，去碳酸化步骤利用石灰或者利用氢氧化钠来进行。4.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于，软化步骤利用石灰或者利用氢氧化钠或者利用碳酸钠来进行。5.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于，脱硅步骤与所述去饱和步骤同时进行。6.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于，当所述水的温度大于40℃时，所述去饱和步骤之后是其中待脱盐水被冷却到40-45℃的温度的步骤。7.根据前述权利要求任一项的方法，其特征在于，该方法包括以此顺序的下列步骤：a.去饱和步骤，b.任选地并且与步骤a)同时地，脱硅步...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·丹尼尔，
申请(专利权)人：苏伊士国际公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR