上向流石灰石接触池矿化处理技术

李宏秀

(中国华电工程(集团)有限公司，北京 100160)

1 问题的提出

海水淡化厂采用反渗透技术处理的产品水属于侵蚀性水(朗格利尔指数为负值)，该水需要通过石灰石接触池进行矿化处理，使pH值升高，碱度和硬度也升高，方能符合GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》的要求。

当淡化水通过上向流石灰石接触池时，碳酸钙遇二氧化碳和水发生如下化学反应

该反应式的pH值取决于初始pH值、CO2质量分数、碱度、总溶解固体、水温和上向流速及其他因素。水流经石灰石床层需要足够的接触时间，饱和水含有碳酸钙，朗格利尔指数上升至等于或大于零。

传统的上向流石灰石接触池处理工艺操作难度较大，主要有以下问题：

(1)当投加碳酸钙时会产生浊度；

(2)由于连续运行石灰石床层高度下降，产水水质受到影响；

(3)当用水和气冲洗石灰石床层时会产生浊度。

新型上向流石灰石接触池可以解决以下问题：

(1)通过连续给料系统维持石灰石的恒定高度；

(2)石灰石装填通过筒仓分配到床层表面；

(3)模块化设计便于正常运行时单个模块的装填，因为每个模块处理其中一部分水量，这样由于装填石灰石引起的浊度问题最小化，其余模块的石灰石溶解于大部分产品水中。

2 上向流石灰石接触池结构

上向流石灰石接触池由模块化单体组成，池体为混凝土结构，上向流石灰石接触池包括空气注入区、配水区、石灰石床层、静水区、石灰石给料区和石灰石储存区6个区域。

3 上向流石灰石接触池技术参数的确定

3.1 设计条件

上向流石灰石接触池主要设计参数：石灰石接触池的总面积为100 m2，空塔接触时间为4.1～4.8 min，上向流速为20.83 m/h。以海水反渗透系统(SWRO)的产水量为50 000 m3/d作为依据进行设计。 海水原水水质技术参数见表1，SWRO产水水质技术参数见表2，矿化后水的化学特性见表3。

表1 海水原水水质技术参数

表2 SWRO产水水质技术参数

表3 矿化后水的化学特性

3.2 空塔速度

以SWRO产水流量为50 000 m3/d计算，接触池的截面积为100 m2，空塔速度计算值为20.82 m3/(m2·h)。

3.3 空塔接触时间

表2表明，水温在2～32 ℃内，随着温度的变化，pH值也随之发生变化。随着pH值的升高，空塔接触时间也随之升高。上向流速在19.30～22.00 m/h内，选定上向流速为20.83 m/h，空塔接触时间的设计值选定为4.1 min。

3.4 矿化后的水质

石灰石接触池填料：98%～99%纯度的石灰石，粒径为1.5～2.5 mm，上向流速为19.30～22.00 m/h。经过石灰石矿化后的产水品质技术参数见表4。

表4 矿化后预测的产水品质技术参数

3.5 石灰石接触池技术参数

以SWRO产水设计流量50 000 m3/d计算，石灰石接触池的规格按如下设计：混凝土池分2格，单池流量25 000 m3/d,并联运行。每格又分5个子单元，每个子单元流量5 000 m3/d，并联运行。石灰石接触池技术参数见表5。

表5 石灰石接触池技术参数

3.6 低流量状况下的石灰石接触池性能

为了评估石灰石接触池，假定流量下降为13 600 m3/d(570 m3/h)，该流量流过其中的一格，对于2 m×5 m的过流面积,原始单格设计流量为25 000 m3/d。每个子单元的流量为1.9 m3/min，空塔接触时间为7.5 min，而上向流速变为19 cm/min。上向流速降低，石灰石颗粒周围的水流速降低，化学反应减慢，因此，要达到出水同样的pH值，需要增加空塔接触时间。增加空塔接触时间(从4.1 min到7.5 min)可消除低流量对产水水质的影响。在上向流速为34.7 cm/min和空塔接触时间为4.1 min的工况下，pH值和朗格利尔指数不受影响。

3.7 石灰石的品质

石灰石接触池所用石灰石的品质技术参数见表6。

表6 石灰石接触池所用石灰石的品质

3.8 石灰石接触池药剂技术参数

50 000 m3/d海水淡化厂矿化系统石灰石接触池药剂技术参数见表7。

表7 石灰石接触池药剂技术参数

续表

4 结论

50 000 m3/d海水淡化厂采用上向流石灰石接触池对海水淡化厂产品水进行了矿化处理，矿化处理后的淡水水质符合GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》的要求。矿化后的水质钙离子(Ca2+)质量浓度为26 mg/L，朗格里尔指数接近于零，适合生活饮用。

参考文献：

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[2]GB 5749—2006生活饮用水卫生标准[S].

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