[发明专利]一种小型碳酸溶液投加系统

说明书

本发明公开了一种小型碳酸溶液投加系统。它包括反应罐、扩散器、二氧化碳气体管道、反应水管道；反应罐顶设水雾喷嘴和二氧化碳气体喷嘴；反应水管道上设水泵；水泵出口通过水管道与反应罐顶水入口及水雾喷嘴连接；二氧化碳气体管道上设有调压阀组；调压阀组出口与反应罐顶的二氧化碳气体入口及二氧化碳气体喷嘴连接；反应罐底部出口与扩散器入口连接；反应罐与扩散器之间设控制阀或限流孔板或节流孔；扩散器能产生一定背压并使过饱和碳酸溶液以一定出口压力喷射到待处理水中，保证扩散器出口压力与待处理水压有2bar以上压差。该碳酸溶液投加系统能精准调节水质，同时能大幅减少气泡的产生，大幅提高二氧化碳气体的利用率。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种用于调节水的pH值、再矿化或石灰软化等应用的小型碳酸溶液投加系统。该小型碳酸溶液投加系统适用于水处理量小、不需要快速大量生成碳酸溶液的场合。例如，鱼塘、虾塘、游泳池、蔬菜大棚、花卉种植、小型海水淡化等。

背景技术

在地表水、水库水、废水、制造业的工艺用水中都可能存在pH过高，超过pH8.0 甚至9以上，水体过高的和不稳定的pH都将严重影响后续的化学处理和产品质量。例如，废水终端出水的pH应该被控制在6-9；自来水水厂混凝和消毒的过程中，由于过高和不稳定的pH，造成化学药剂过量投加，产生过量的化学副产物，出水从而达不到相关国家标准；纺织印染行业中，印染工艺用水的pH不稳定，影响产品色牢度，造成产品次品率和褪色；在河流、湖泊等自然水体中，水体的富氧化、藻类爆发等因素造成pH过高并呈波形变化；鱼塘、虾塘、游泳池等水体中，因投加杀菌剂、消毒剂导致pH过高；蔬菜大棚、花卉种植需要额外的二氧化碳气体强化光合作用，使用碳酸水灌溉，可以增加二氧化碳含量，有利于农作物的生长；......水不处不在，与人们的生活、生产息息相关，而水体的pH精准控制是水处理工艺流程中重要的一环。

pH，亦称氢离子浓度指数、酸碱值，是溶液中氢离子活度的一种标度，也就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准。中性水溶液pH＝7酸性水溶液，pH＜7，pH值越大，表示碱性越强。pH是水和污水的一个重要理化参数，pH值是水处理现场控制的重要指标之一。调节和控制pH可以促进化学反应并产生特定物理化学变化。

为了调整水的pH，人们主要使用硫酸、盐酸之类的酸化剂来中和水的酸碱度；此类酸化剂都属于强酸，强酸存在各种安全问题，如储存、运输、腐蚀，重要的是使用强酸中和酸碱度，强酸很难做到精准地调节pH，更为重要的是，强酸在酸碱中和反应的过程中会摧毁水中的碱性物质，而在饮用水中，碱性物质是不可缺少的。

目前，全国各地许多石化工厂在国家的相关政策的指引下，大规模的装备二氧化碳提纯设备，并生产食品级二氧化碳气体，从而使二氧化碳气体的价格大幅降低，也便于用户在当地购买。由于成本和气体资源的易获取，碳酸投加系统的运行成本和减少化学药剂的使用费用几乎相等，经过案例实施，用户只需投入初期的设备成本，所以，利用碳酸中和水的酸碱值是经济可行的。

碳酸是弱酸，与碱性物质反应时，有缓冲区，所以，利用碳酸中和反应能精准地控制或调节pH到客户所需要的设定值。而且，二氧化碳气体大多来源于石油化工废气，利用碳酸溶液中和水的pH是二氧化碳的消耗并完全反应的过程，不会将二氧化碳重新释放到大气中，从而可减少温室效应，实现碳中和。

在自来水水厂的水处理生产工艺流程中，混凝、消毒是必不可少的重要环节，如何调整原水的pH，从而减少化学药剂的使用，减少副产物，具有重要的意义。

在海水淡化工艺中，海水经过多级过滤后的渗透水，由于去除了矿物质，渗透水成酸性并具腐蚀性，人们需要投加石灰将水再矿化，之后需要投加碳酸与难溶于水的碳酸钙反应，生成水溶性的碳酸氢钙，添加了矿物质的水，可供人们饮用。