海水淡化水矿化工艺研究唐娜，弓家谦，何国华，张蕾（天津科技大学海洋科学与工程学院，天津市海洋资源与环境重点实验室，天津300457）摘要：为解决海水淡化水厂生产的脱盐水和高纯水具有较强的腐蚀性、较低的缓冲能力的问题，利用CO2酸化淡化水溶解石灰石进行矿化处理，研究石灰石填料高度、石灰石粒径、pH、温度及进水流量对海水淡化水矿化效果的影响。结果表明，石灰石填料高度、石灰石粒径、pH、温度及进水流量对水质均有影响，并且在总碱度≥80mg/L、且硬度在80～120mg/L（中法水务推荐标准）的条件下，获得的产品水的朗格利尔指数为±0.5，拉森系数<0.1，可在市政供水管网安全输送。：P747.7文献标识码：A：1000-3770(2014)07-0029-003在过去的十几年里，全世界生产的淡化水量在急剧增加，在某些地区，淡化水的消耗量占总淡水的比重也在逐年增加[1]。与此同时，随着我国沿海地区经济的快速发展，城市的淡水需求量同样增长迅速，而现有的淡水供水能力不能满足其高速发展的需求，供水量缺口很大[2]。淡化海水是解决淡水资源危机的主要途径，但海水淡化水pH较低，水温较高，缺少矿物质，水体稳定性极差，对原有铸铁市政供水管道具有较强的腐蚀性和侵蚀性[3]。将海水淡化水直接引入城市生活用水的管网系统，必将打破旧管网系统的化学平衡，从而降低输送水的水质，所以对海水淡化水进行一定的矿化处理是非常必要的。改善淡化水的水质就是对海水淡化水进行矿化处理，达到提高朗格利尔饱和指数，降低拉森系数的目的[4]。而目前在国内尚无规模化海水淡化水作为城市生活用水的实例与经验，相对于左世伟等H2SO4与CaCO3的矿化方法，笔者采用CO2与CaCO3矿化反应的方法，材料绿色环保、价格低廉[5]。本实验通过用CO2溶解天然石灰石（CaCO3）的方法来增加水体的总碱度、总硬度和pH[1,6]。实验用海水淡化水由天津某电厂通过热蒸馏法制得，分别研究了pH、石灰石装填高度、石灰石填料颗粒大小、淡化水流量以及水质温度对矿化效果的影响。实验部分11.1实验装置实验装置由CO2钢瓶、淡化水储槽、清水泵液体流量计、蠕动泵、气体流量计、静态混合器等组成。1.2试剂及仪器CO2，质量分数99.99%。盐酸（0.1033mol/L），乙二胺四乙酸二钠（质量分数99.0%），氯化钡（质量分数99.5%），乙醇（质量分数95%），氢氧化钠，酚酞（指示剂），铬黑T（指示剂），溴甲酚绿（指示剂），均分析纯。OHZ-250A自吸水泵，WT600-2J蠕动泵，KQ-C玻璃仪器气流烘干器；STARTER3C酸度计，AL204电子天平。1.3检测方法硬度采用EDTA络合滴定法分析，Cl-含量选用汞量法分析，碱度用10.2mmol/L标准盐酸滴定。1.4实验过程实验流程如图1所示。在一定温度下，用清水泵将海水淡化水注入淡化水缓冲槽（酸化水储槽），期间经过静态混合器使CO2气体与之完全充分混合，将一定粒度和高度收稿日期：2013-11-06基金项目：国家自然科学基金（21376178）；天津市滨海新区科技小巨人成长计划项目（2011-XJR13020）；天津科技支撑计划（12ZCDZSF06900）作者简介：唐娜（1972－），女，博士生导师，研究方向为海卤水资源综合利用、水处理技术、膜与膜过程联系电话：022-60601158；电子邮件：tjtangna@tust.edu水处理技术第40卷第7期30250250200200150150100100505000图1海水淡化水矿化实验装置流程Fig.1Experimentalapparatusofseawaterdesalinationmineralization050100150200h/mm250300图2石灰石填料高度对矿化效果的影响Fig.2Theeffectoflimestonefillingheightonmineralizationeffect石灰石颗粒加入到反应釜中，由蠕动泵将调好pH的淡化水通入反应釜（直径160mm，高度500mm），在反应釜中进行矿化反应，投入少量氢氧化钠调pH，最后反应完成的即为成品水，测定该溶液各种水质参数。随着填料层高度的增加，矿化水的效果也越来越好，碱度和硬度增加；当填料层高度达到约250mm时，矿化效果的增幅减缓。原因是随着填料层高度的增加，酸化水与石灰石接触接触时间更长，矿化反应完全，矿化效果也就更好；但随着水中Ca含量逐步2+结果与讨论2的增高，矿化反应推动力也在逐步减缓，所以淡化水的矿化幅度也会逐渐减弱。2.3石灰石粒径对矿化效果的影响在淡...