專利名稱：由去離子水生產(chǎn)石灰水的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理領(lǐng)域。
更確切地說，本發(fā)明涉及石灰水的生產(chǎn)領(lǐng)域，所述石灰水是用于將低礦物質(zhì)含量的水，更確切地說，是已經(jīng)通過(反滲透、納米過濾型的)膜過濾或通過蒸餾或通過離子交換樹脂進(jìn)行了去離子步驟的水再礦化。
所述水可以是輕微或根本未礦化的，并且具有腐蝕性并由此引起用于運輸或處理水的設(shè)備劣化的缺點。
此外，在水的calcocarbonic平衡意義上，所述水具有高pH平衡常數(shù)。所述較高的常數(shù)與一些消毒劑，諸如氯的良好效果是不相容的。因此，應(yīng)將水再礦化，以減少pH平衡常數(shù)。
在再礦化方法中，已知可以向水中加入堿，尤其是石灰水。
由于石灰在水中的溶解度較低，因此必須使用稱為“飽和器”的特殊裝置，以獲得能夠精確計量的具有恒定滴定度的石灰水。
理想的目的是使用所述飽和器生產(chǎn)在20℃的溫度下實際具有約220°F TAC滴定度(總堿強度)，即濁度低于10NTU的1.65g/升Ca(OH)2的優(yōu)質(zhì)石灰水，這類飽和溶液形式的石灰水可以與待處理的水混合，以使用氣態(tài)CO2將其有效再礦化。
通常飽和器首先接收注入飽和器基部或飽和器內(nèi)部或外部混合室的石灰乳形式(20-100g/升數(shù)量級)的石灰，其次是稀釋水(被石灰飽和的水)。另外使用“噴霧水”調(diào)節(jié)生產(chǎn)率并改善混合質(zhì)量。石灰以石灰乳的液體形式引入，并將其溶解至飽和，產(chǎn)生可被連續(xù)或不連續(xù)清除的碳酸鈣和其它不溶性顆粒部分。
通常在飽和器中用于稀釋石灰乳的稀釋水是礦化水或已經(jīng)進(jìn)行再礦化處理的水。在本說明書的其余部分，我們將把這種水稱為“非去離子水”，并且已經(jīng)通過在沙子上顆粒過濾，或有時通過微濾或超濾對其進(jìn)行了簡單的所謂“非去離子”過濾，缺陷在于溶解的或不希望的分子，諸如農(nóng)藥或硝酸鹽未截留下來。當(dāng)計劃將包括石灰水在內(nèi)的去離子水再礦化時，所述水在一定程度上受其污染，盡管量不大，但無論如何是不希望的。因此，可以通過結(jié)合諸如活性炭和生物脫硝酸鹽或樹脂脫硝酸鹽的方式從所述水中除去農(nóng)藥和/或硝酸鹽，但通常更容易的方式是使用通過裝置直接生產(chǎn)的去離子水。
但是，已經(jīng)觀察到，使用充分膜過濾或蒸餾的去離子水，或者已經(jīng)使用離子交換樹脂進(jìn)行處理的水代替僅進(jìn)行了去離子過濾的水來生產(chǎn)石灰水，由于大氣中的或溶解的CO2產(chǎn)生的碳酸鹽沉淀而使得生產(chǎn)出的石灰水迅速變得渾濁。按照這種方式生產(chǎn)的這類石灰水非常少地或根本沒有礦化，其濁度通常是50-100NTU。這樣的濁度阻礙了其用于已進(jìn)行充分膜過濾的水的再礦化過程。
本發(fā)明的一個目的是提供一種由去離子水生產(chǎn)石灰水的新方法，得到已經(jīng)從中除去所有不希望的農(nóng)藥或硝酸鹽類分子，并且通常已經(jīng)從中除去了所有未通過去離子過濾去除的分子的石灰水。
本發(fā)明的另一目的是使石灰飽和器的效率高于使用過濾水供應(yīng)的石灰飽和器。飽和收率通常是75-95％，換言之石灰損失可以最高25％。
本發(fā)明的另一目的是使用所述方法獲得對于效率大于95％的飽和器效率而言濁度小于10NTU的石灰水。
本發(fā)明的再一目的是描述一種能夠用于與現(xiàn)有技術(shù)的石灰飽和器僅有微小差別的石灰飽和器中的方法。
這些目的可以通過涉及石灰水生產(chǎn)方法的本發(fā)明而實現(xiàn)，所述方法包括將石灰乳與稀釋水混合的步驟，其特征在于所述稀釋水是通過膜過濾或通過蒸餾或通過離子交換樹脂去離子的水，并且在于包括向所述去離子水中加入硅酸鹽離子的初步步驟。
已經(jīng)令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，使用硅酸鹽離子提供了獲得低濁度和良好飽和效率的石灰水的手段。此外，按照該使用方式使用已經(jīng)去離子的水作為稀釋水，顯著降低了在使用本方法獲得的石灰水再礦化的水中發(fā)現(xiàn)不希望的分子的機率。
使用所述化合物可以改善絮凝和沉淀，導(dǎo)致表面速度升高至大于2m/h。
應(yīng)當(dāng)注意，在本發(fā)明方法的上下文中，所用硅酸鹽優(yōu)選自硅酸鈉和硅酸鉀，并且優(yōu)選使用處理成本較低的硅酸鈉。
如上所述，用于本發(fā)明方法的稀釋水不是已經(jīng)進(jìn)行了粗略非去離子化過濾的水，而是已經(jīng)充分進(jìn)行了膜過濾或已經(jīng)蒸餾過的水。所述的充分膜過濾可以是納米過濾或通過反滲透過濾。
可以采用不同手段將硅酸鹽離子加入去離子水。根據(jù)一個方案，所述加入步驟是混合該化合物。根據(jù)另一實施方案，將硅酸鹽引入所述飽和器。
此外，還應(yīng)當(dāng)注意，硅酸鹽優(yōu)選相對于稀釋水，5mg/l-40mg/l，優(yōu)選10-20mg/l SiO2的量加入稀釋水或飽和器中。
本發(fā)明還試圖涵蓋使用上述方法生產(chǎn)石灰水的任何裝置，包括使用上述方法生產(chǎn)石灰水的裝置，所述裝置包括-至少一個石灰飽和器，-將稀釋水引入所述石灰飽和器的設(shè)備，-將石灰乳引入所述石灰飽和器的設(shè)備，-將石灰乳與稀釋水接觸得到的石灰水排出的設(shè)備，-排出未煅燒物質(zhì)和/或沉淀的設(shè)備，特征在于其包括用于使用特殊管線，將硅酸鹽離子引入稀釋水或引入飽和器的傳輸設(shè)備。
因此，本發(fā)明的裝置區(qū)別于常規(guī)裝置在于包括將硅酸鹽離子引入去離子稀釋水的額外設(shè)備。
優(yōu)選該裝置還包括將硅酸鹽離子混入稀釋水的設(shè)備，在本發(fā)明方法中，所述稀釋水由通過膜過濾或通過蒸餾或通過離子交換樹脂處理的去離子水組成。
優(yōu)選這些能夠在稀釋水中稀釋硅酸鹽離子的混合設(shè)備包括至少一個混合體系，可以是靜態(tài)混合器或混合罐。
最后應(yīng)當(dāng)注意，根據(jù)本發(fā)明的一個方案，該裝置還包括測量飽和器中石灰水產(chǎn)量的設(shè)備以及改變通過傳輸設(shè)備引入稀釋水的硅酸鹽劑量的設(shè)備。所述測量設(shè)備可以例如包括濁度計和/或pH計和/或電導(dǎo)率測量設(shè)備。
這類設(shè)備可用于以正確的量加入硅酸鹽，以獲得所需量的使用本裝置生產(chǎn)的石灰水。
本發(fā)明的方法和裝置可用于獲得濁度小于10NTU，飽和效率至少等于95％的石灰水，所述石灰水完全適用于將已經(jīng)進(jìn)行了膜過濾或蒸餾或樹脂處理方法的水再礦化，本發(fā)明還涉及使用本方法上下文中描述的方法獲得的石灰水用于將待通過加入石灰水和二氧化碳再礦化的水再礦化的任何用途。


圖1顯示了用于處理已經(jīng)進(jìn)行過膜處理的水的裝置示意圖，參照圖1，在閱讀了本發(fā)明非限制性實施方案的描述之后，本發(fā)明及其各種優(yōu)點將更容易理解。
在圖1中，該裝置包括石灰飽和器1、將石灰乳傳輸至所述石灰飽和器1中的設(shè)備2、將稀釋水傳輸至石灰飽和器中的設(shè)備3、將通過石灰乳與釋稀水在石灰飽和器1中的接觸而獲得的石灰水排出的設(shè)備4。應(yīng)當(dāng)注意，通常石灰飽和器1還包括注水以加強石灰乳和稀釋水之間混合的噴水口12。所述石灰飽和器還帶有碳酸鹽和不溶物收集器13，用以排出石灰飽和器中形成的碳酸鹽，以及包括排出管線15和泵16的設(shè)備14，用于排出在飽和器的下部形成的淤渣。
根據(jù)本發(fā)明，稀釋水由已經(jīng)充分膜過濾的水(此時，是在納米過濾水儲蓄器6中通過泵5泵送的納米過濾水)組成。
根據(jù)本發(fā)明，裝置還包括將硅酸鹽離子引入稀釋水的設(shè)備7。這些設(shè)備包括硅酸鹽儲蓄器8、泵9和管線10。
根據(jù)本發(fā)明，在硅酸鹽離子與稀釋水的混合物加入到石灰飽和器1之前，使用靜態(tài)混合器11將硅酸鹽離子與稀釋水混合。在該實施方案的上下文中，使用靜態(tài)混合器11。
根據(jù)本發(fā)明，還在設(shè)備4上裝有濁度計17，用于評價石灰飽和器1中形成的石灰水，還提供了通過將該化合物傳輸?shù)较♂屗械脑O(shè)備7而改變引入的硅酸鹽劑量的設(shè)備18。
使用硅酸鉀和硅酸鈉測試該裝置。硅酸鹽的濃度，以及這些試劑的密度和粘稠度見下表1所示。
表1
測量根據(jù)本發(fā)明制備的石灰水的總堿度(TAC)并與常規(guī)獲得的石灰水(使用已經(jīng)進(jìn)行了非去離子過濾，諸如在砂子上顆粒過濾的水，而不是由已經(jīng)進(jìn)行了膜過濾的水組成的稀釋水生產(chǎn)石灰水)的TAC進(jìn)行比較。
測量通過本發(fā)明生產(chǎn)的石灰水的TAC的覆蓋(coverage)率并與通過現(xiàn)有技術(shù)獲得的石灰水的TAC進(jìn)行比較。還測量了所得石灰水在平衡下的濁度。
對于硅酸鉀而言，通過加入0、5、6和20mg/l SiO2進(jìn)行石灰水生產(chǎn)實驗。
對于硅酸鈉而言，通過加入0、3、9和32mg/l SiO2進(jìn)行石灰水生產(chǎn)實驗。
下表2和3顯示了使用去離子的稀釋水，分別對硅酸鉀和硅酸鈉獲得的結(jié)果。
表2
表3
根據(jù)本發(fā)明加入硅酸鹽系統(tǒng)地引起CaH2SiO4沉淀。該化合物的沉淀是1-3mm直徑的絮狀沉淀，沉降在飽和器的底部，使石灰水澄清。絮狀沉淀的量隨著硅酸鹽含量的增加而增加。這類絮凝的形成完全代替了在不加入硅酸鹽化合物時，換言之，在使用膜過濾或蒸餾水制備石灰水時，會由碳酸鈣引起的渾濁。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明加入試劑時，絮狀沉淀中的石灰水非常澄清。當(dāng)不加入這些化合物時，石灰水變得渾濁和乳狀，其濁度增加至約50NTU。
對由已經(jīng)進(jìn)行過濾的水生產(chǎn)的石灰水進(jìn)行TAC測量，結(jié)果通常在210°F-230°F之間，并且與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)由沙濾水生產(chǎn)的石灰水的結(jié)果相比總是在相同的數(shù)量級。因此，計算的覆蓋率通常是95％-100％。
應(yīng)當(dāng)注意，此處描述的本發(fā)明實施方案并不限制本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.石灰水生產(chǎn)方法，包括在飽和器中混合石灰乳和稀釋水的步驟，其特征在于所述稀釋水是通過膜過濾或通過蒸餾和/或通過離子交換樹脂去離子的水，并且還包括向所述去離子水中加入硅酸鹽離子的步驟。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述硅酸鹽選自硅酸鈉和硅酸鉀。
3.權(quán)利要求2的方法，其特征在于所述硅酸鹽是硅酸鈉。
4.權(quán)利要求1-3任一項的方法，其特征在于所述通過膜過濾去離子的水是已經(jīng)進(jìn)行了納米過濾或通過反滲透過濾的水。
5.權(quán)利要求1-4任一項的方法，其特征在于所述加入至少一種硅酸鹽的步驟是將硅酸鹽與經(jīng)過膜過濾的水混合。
6.權(quán)利要求1-5任一項的方法，其特征在于所述向去離子水中加入至少一種硅酸鹽的步驟是將所述硅酸鹽引入所述飽和器。
7.權(quán)利要求1-6任一項的方法，其特征在于所述硅酸鹽以5mg/1-40mg/l，優(yōu)選10mg/l-20mg/l SiO2的量加入到所述去離子水中。
8.使用權(quán)利要求1-7任一項的方法生產(chǎn)石灰水的裝置，所述裝置包括-至少一個石灰飽和器(1)，-將稀釋水引入所述石灰飽和器的設(shè)備(3)，-將石灰乳引入所述石灰飽和器的設(shè)備(2)，-將石灰乳與稀釋水接觸得到的石灰水排出的設(shè)備(4)，-排出未煅燒物質(zhì)和/或沉淀的設(shè)備(13)，特征在于其包括將至少一種硅酸鹽引入稀釋水的傳輸設(shè)備(7)。
9.權(quán)利要求8的裝置，其特征在于其包括用于混合硅酸鹽和稀釋水的設(shè)備。
10.權(quán)利要求9的裝置，其特征在于所述混合設(shè)備包括至少一個混合器(11)。
11.權(quán)利要求10的裝置，其特征在于混合器(11)是靜態(tài)混合器。
12.權(quán)利要求8-11任一項的裝置，其特征在于其包括用于測量飽和器中生產(chǎn)的石灰水的質(zhì)量的設(shè)備(17)，以及改變通過所述傳輸設(shè)備引入的硅酸鹽劑量的設(shè)備(18)。
13.權(quán)利要求12的裝置，其特征在于所述用于測量石灰水質(zhì)量的設(shè)備是濁度計(17)和/或pH計和/或電導(dǎo)率測量設(shè)備。
14.通過權(quán)利要求1-7任一項的方法獲得的石灰水用于將待通過加入石灰水和二氧化碳再礦化的水再礦化的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種石灰水生產(chǎn)方法，包括混合石灰乳和稀釋水的步驟。本發(fā)明的特征在于上述稀釋水是去離子水，并且在于包括向過濾水中加入至少一種硅酸鹽的步驟。本發(fā)明還涉及一種進(jìn)行本發(fā)明方法的裝置，所述裝置包括至少一個石灰飽和器(1)，將稀釋水引入所述石灰飽和器的設(shè)備(3)，將石灰乳引入石灰飽和器的設(shè)備(2)，將石灰乳與稀釋水接觸得到的石灰水排出的設(shè)備(4)以及排出未煅燒部分和沉淀的設(shè)備(13)。上述裝置的特征在于其包括將至少一種硅酸鹽引入稀釋水的設(shè)備(7)。
文檔編號C02F1/04GK1671629SQ03817777
公開日2005年9月21日 申請日期2003年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月26日
發(fā)明者F·克洛斯, P·馬泰爾, G·勒布克, F·勒福爾 申請人:Otv股份有限公司