[发明专利]过饱和热水的预处理

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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(réservoirs aquifères)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^-、CO₃^2-、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⁺+CO₃^2-

[3]Ca²⁺+CO₃^2-<＝>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CO₃^2-。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。