石灰?guī)r溶地區(qū)脫鹽水制備流程選擇

1、石灰?guī)r溶地區(qū)脫鹽水制備流程選擇    摘要：我國南方巖溶地區(qū)的地下水具有Na+，K+，Cl-，SO42-含量低，濁度、細(xì)菌含量高的特點，在制備（SiO2）0.1mg/L，電導(dǎo)率（25）uS/cm的低品位脫鹽水時，作者建議了三種典型的工藝流程，可供在巖溶地區(qū)設(shè)計固定床型制取脫鹽水裝置時參考。 關(guān)鍵詞：巖溶地區(qū) 石灰軟化 過濾 脫鹽  Selection of Process Flow for Preparation of Dem

2、ineralized Waterin Limestone Karst RegionsLAN Sheng-ren(Shenzen Quan an Construction Supervision Co., Ltd, Shenzen 518101, China)Ahsttact: The ground water in the karst regions in South

3、 China features low contents of Na+, K+, Cl- andSO42- and high turbidity and bacteria content. The author has proposed three typical processes for the preparationof low-g

4、rade demineralized water of (SiO2) 0.1mg/L and conductivity (at 25) <5S/cm, which can beused for reference in designing fixed-bed demineralized water facilities in the said 

5、;regions.Keywords: karst region; ground water; lime softening; filtration; demineralization1 地下水狀況在我國云南、廣西等省區(qū)，石灰?guī)r溶地區(qū)廣布，地下水可開采量大且埋深較淺，水質(zhì)大都屬重碳酸鈣型，含鹽量大多不超過400mgL，Na+，K+等強堿離子及Cl-，SO42-等強酸離子含量低，接近于對應(yīng)地區(qū)自然取水點，用離子交換制取脫鹽水可取得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果1。該區(qū)地下水含水層多由碳酸鹽巖類裂隙溶洞含水層構(gòu)成，地下水類

6、別除局部為承壓水外，大部分屬潛水，加上溶洞、裂隙及地下暗河系發(fā)育，雨水形成地表徑流夾帶泥沙及有機物質(zhì)能較快地進(jìn)人含水層而形成地下徑流。因此地下水的濁度較高，細(xì)菌含量較大，一般達(dá)每毫升數(shù)百個，即使枯水期也不例外。此外，水位、水量有明顯季節(jié)性變化。2 預(yù)處理2.1 石灰軟化當(dāng)處理水量較大（每小時數(shù)百立方米）時，原水預(yù)處理可采用石灰軟化，后序離子交換設(shè)備，能獲得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。同時，也可以在軟化過程中除濁度和部分膠體及有機質(zhì)。石灰預(yù)處理時可同時考慮投加混凝劑如FeSO4等（還可與鎂劑等同時使用），以進(jìn)一步降低膠體硅含量。采用石灰軟化預(yù)處理時，在理論上不可能獲得硬度小于40mg

7、L的出水。因為當(dāng)pH108時，Mg（OH）2的溶解度是10mgL，CaCO3的溶解度大約為30mgL，此外CaCO3和Mg（OH）2均有形成過飽和溶液的傾向2。然而也有例外，比如在有淤渣層的裝置中冷法操作及單獨使用高鈣消石灰沉淀重碳酸鈣時，發(fā)現(xiàn)即使在氫氧根堿度每升只有數(shù)毫克的的情況下，大約有60的鎂可以被沉淀下來，而這樣小的氫氧根堿度在理論上是不足以使Mg2+以氫氧化物的形式沉淀的，但某些事實上存在的不尋常的平衡條件會產(chǎn)生此種出乎意料的結(jié)果3。2.2 機械過濾當(dāng)處理水量不大時，可采用機械過濾器進(jìn)行預(yù)處理，并適當(dāng)降低其濾速，一般認(rèn)為當(dāng)機械過濾器為單流時，宜控制濾速，4m/h，當(dāng)機械過濾

8、器為雙流時，直控制濾速。6mh，可使進(jìn)水濁度（SS）20mgL的出水濁度降至（SS）2mg/L。如進(jìn)水膠體硅含量較大時，在過濾器（池）進(jìn)水管線上投加混凝劑，使凝聚過程在濾料層中進(jìn)行，可取得較好的膠體硅去除效果。此外，當(dāng)后續(xù)除鹽系統(tǒng)出水對SiO2含量要求較嚴(yán)時（脫鹽系統(tǒng)選用強堿大孔型樹脂除外），還可在預(yù)處理中采用微孔或微孔膜過濾器，以進(jìn)一步降低水中膠體硅、有機質(zhì)、濁度和細(xì)菌等含量。濾孔大小的選擇可據(jù)除鹽工藝對進(jìn)水水質(zhì)的要求，按表1選擇，一般選擇010.45m孔徑。表1 微孔膜濾除微粒及微生物的效率過濾對象球形SiO2細(xì)菌球形聚苯乙烯熱源直徑/m0.210.1-0.40.0850.038

9、0.001濾除率/%99.9910010099.9999.993 除鹽系統(tǒng)流程31 除鹽水流程簡介適應(yīng)于巖溶地區(qū)地下水的除鹽系統(tǒng)可據(jù)不同型號的陽、陰交換樹脂種類，采用如下3種工藝流程，均可取得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。預(yù)處理水弱酸離子交換器強酸離子交換器葉脫碳器強堿離子交換器出水預(yù)處理水陽離子交換雙層床脫碳器強堿離子交換器出水預(yù)處理水強酸離子交換器脫碳器強堿離子交換器出水*上述流程選用的主要是交換器工作周期、濾速和再生劑耗量。32 離子交換周期的確定陽離子交換器工作周期可由下列式子計算：2，4-5Ti=E1h1 1（Hz-Hy-H1)(1)T2=EZ（h2h2

10、）（2·ck）（2）h2=T12（ck-Hz+Hy+H1）E2 （3）T陽=T1+T2 （4）式中：T陽陽離子交換器系統(tǒng)工作周期，h；T1RCOOH工作周期，h；T2RH在RCOOH失效后的工作時間，h；h1RCOOH樹脂高度，m；h2RH樹脂高度，m；h2RH中用于置換RCOOH工作周期T內(nèi)出水的樹脂高度，m；Hz原水碳酸鹽硬度，mmolL；Hy原水非碳酸鹽硬度，mmolL；H1RCOOH出水剩余碳酸硬度，一般取0.05mmolL；ck原水總陽離子含量，mmolL；E1弱酸樹脂工作交換容量，molm3樹脂；E2強酸樹脂工作交換容量，molm3樹脂。如果近似地用C

11、a2+，Mg2+，Na+，K+表示原水中所含陽離子，則式（3）可轉(zhuǎn)化為：h2= K（ck+H1+Hy） （5）式中：K=T12E2；ck=c（Na+）+c（K+），mmolL。由于強酸樹脂再生水平較高且原水HzCk一般大于07，故E2700mol/m3樹脂，取TT=24h，2=30mh，即K051，取K=0.5，則式（5）可轉(zhuǎn)為：h20.5ck+0.5（H1+Hy） （6）33 脫鹽水工藝的選擇當(dāng)ck0.75mmolL，宜采用流程，此時流程中強酸陽離子交換器T2值不會太大且出水水質(zhì)在周期T中均較穩(wěn)定。當(dāng)ck0.6mmolL，宜采用流程，此時其陽雙層床強弱

12、酸樹脂可得較好的配比。當(dāng)原水的重碳酸根堿度不超過2mmolL，采用流程是可行的。Selection of Process Flow for Preparation of Demineralized Waterin Limestone Karst RegionsLAN Sheng-ren(Shenzen Quan an Construction Supervision Co., Ltd, Shenzen

13、60;518101, China)Ahsttact: The ground water in the karst regions in South China features low contents of Na+, K+, Cl- andSO42- and high turbidity and bacteria content. Th

14、e author has proposed three typical processes for the preparationof low-grade demineralized water of (SiO2) 0.1mg/L and conductivity (at 25) <5S/cm, which can beused for re

15、ference in designing fixed-bed demineralized water facilities in the said regions.Keywords: karst region; ground water; lime softening; filtration; demineralization1 地下水狀況在我國云南、廣西等省區(qū)，石灰?guī)r溶地區(qū)廣布，地下水可開采量大且埋深較淺

16、，水質(zhì)大都屬重碳酸鈣型，含鹽量大多不超過400mgL，Na+，K+等強堿離子及Cl-，SO42-等強酸離子含量低，接近于對應(yīng)地區(qū)自然取水點，用離子交換制取脫鹽水可取得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果1。該區(qū)地下水含水層多由碳酸鹽巖類裂隙溶洞含水層構(gòu)成，地下水類別除局部為承壓水外，大部分屬潛水，加上溶洞、裂隙及地下暗河系發(fā)育，雨水形成地表徑流夾帶泥沙及有機物質(zhì)能較快地進(jìn)人含水層而形成地下徑流。因此地下水的濁度較高，細(xì)菌含量較大，一般達(dá)每毫升數(shù)百個，即使枯水期也不例外。此外，水位、水量有明顯季節(jié)性變化。2 預(yù)處理2.1 石灰軟化當(dāng)處理水量較大（每小時數(shù)百立方米）時，原水預(yù)處理可采用石灰軟化，

17、后序離子交換設(shè)備，能獲得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。同時，也可以在軟化過程中除濁度和部分膠體及有機質(zhì)。石灰預(yù)處理時可同時考慮投加混凝劑如FeSO4等（還可與鎂劑等同時使用），以進(jìn)一步降低膠體硅含量。采用石灰軟化預(yù)處理時，在理論上不可能獲得硬度小于40mgL的出水。因為當(dāng)pH108時，Mg（OH）2的溶解度是10mgL，CaCO3的溶解度大約為30mgL，此外CaCO3和Mg（OH）2均有形成過飽和溶液的傾向2。然而也有例外，比如在有淤渣層的裝置中冷法操作及單獨使用高鈣消石灰沉淀重碳酸鈣時，發(fā)現(xiàn)即使在氫氧根堿度每升只有數(shù)毫克的的情況下，大約有60的鎂可以被沉淀下來，而這樣小的氫氧根堿度在理論上是不足以使

18、Mg2+以氫氧化物的形式沉淀的，但某些事實上存在的不尋常的平衡條件會產(chǎn)生此種出乎意料的結(jié)果3。2.2 機械過濾當(dāng)處理水量不大時，可采用機械過濾器進(jìn)行預(yù)處理，并適當(dāng)降低其濾速，一般認(rèn)為當(dāng)機械過濾器為單流時，宜控制濾速，4m/h，當(dāng)機械過濾器為雙流時，直控制濾速。6mh，可使進(jìn)水濁度（SS）20mgL的出水濁度降至（SS）2mg/L。如進(jìn)水膠體硅含量較大時，在過濾器（池）進(jìn)水管線上投加混凝劑，使凝聚過程在濾料層中進(jìn)行，可取得較好的膠體硅去除效果。此外，當(dāng)后續(xù)除鹽系統(tǒng)出水對SiO2含量要求較嚴(yán)時（脫鹽系統(tǒng)選用強堿大孔型樹脂除外），還可在預(yù)處理中采用微孔或微孔膜過濾器，以進(jìn)一步降低水中膠體硅

19、、有機質(zhì)、濁度和細(xì)菌等含量。濾孔大小的選擇可據(jù)除鹽工藝對進(jìn)水水質(zhì)的要求，按表1選擇，一般選擇010.45m孔徑。表1 微孔膜濾除微粒及微生物的效率過濾對象球形SiO2細(xì)菌球形聚苯乙烯熱源直徑/m0.210.1-0.40.0850.0380.001濾除率/%99.9910010099.9999.993 除鹽系統(tǒng)流程31 除鹽水流程簡介適應(yīng)于巖溶地區(qū)地下水的除鹽系統(tǒng)可據(jù)不同型號的陽、陰交換樹脂種類，采用如下3種工藝流程，均可取得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。預(yù)處理水弱酸離子交換器強酸離子交換器葉脫碳器強堿離子交換器出水預(yù)處理水陽離子交換雙層床脫碳器強堿離子交換器出水預(yù)處理水強酸離子交換器脫碳器強堿離子交換器出水*上述流程選用的主要是交換器工作周期、濾速和再生劑耗量。32 離子交換周期的確定陽離子交換器工作周期可由下列式子計算：2，4-5Ti=E1h1 1（Hz-Hy-H1)(1)T2=E