秦承歡

摘 要：文章圍繞海水淡化工程中，淡化水的后處理進(jìn)行了研究，分析了淡化水的水質(zhì)特征及其對(duì)市政管網(wǎng)系統(tǒng)的影響，介紹了淡化水后處理的方法原理，最后對(duì)海水淡化水后處理工程提出了一些建議。

關(guān)鍵詞：海水淡化；淡化水；后處理；市政管網(wǎng)

隨著海水淡化在我國(guó)的迅速發(fā)展以及淡水資源的日益短缺，淡化水大規(guī)模進(jìn)入供水管網(wǎng)是必然趨勢(shì)。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)[1]，截止2010年底，我國(guó)建成并投產(chǎn)的海水淡化裝置總數(shù)為76套，總產(chǎn)水能力55.78萬(wàn)立方米/年。其中，38套用于市政供水，占總裝置數(shù)的49%。淡化水是非傳統(tǒng)的飲用水源，其純凈度雖然達(dá)到甚至優(yōu)于普通飲用水，但是由于海水淡化過(guò)程對(duì)水中雜質(zhì)和絕大多數(shù)離子的脫除率很高，在脫除海水中鹽分和有害離子的同時(shí)，也脫除了對(duì)人體健康有益的成分，更為重要的是未經(jīng)處理的淡化水是腐蝕性水質(zhì)，其硬度、堿度和pH都較低，進(jìn)入市政管網(wǎng)后會(huì)腐蝕管網(wǎng)。因此淡化水在入網(wǎng)前，需要進(jìn)行后處理。

1 淡化水的特性

目前，大型海水淡化工程主要有蒸餾法和反滲透法。蒸餾法主要包括MSF和MED兩種方法，MSF和MED得到的淡水水質(zhì)基本一致，含鹽量低，TDS一般小于10mg/L，pH一般在5.0～6.7之間，Cl-，SO42-，F(xiàn)-，HCO3-等含量都非常低，產(chǎn)品水不含細(xì)菌和有害元素。反滲透法的脫鹽率一般可達(dá)99%以上，還能夠截留糖類(lèi)，氨基酸，細(xì)菌，病毒等物質(zhì)，TDS高于反滲透法所得淡化水，一般為20～500mg/L，pH一般在6.0～7.0之間。

海水淡化工程無(wú)論采用蒸餾法還是反滲透法，所產(chǎn)淡化水均有一個(gè)共同的特征，那就是礦物質(zhì)含鹽量低，pH呈弱酸性。這樣的水質(zhì)特征顯然與傳統(tǒng)飲用水水質(zhì)有較大區(qū)別，同時(shí)也決定了淡化水的腐蝕性[2]。

2 市政管網(wǎng)系統(tǒng)及淡化水入網(wǎng)問(wèn)題

構(gòu)成市政管網(wǎng)系統(tǒng)最主要的部分是管道，在我國(guó)城市供水管網(wǎng)主要品種有：鋼管、鑄鐵管、水泥砂漿內(nèi)襯球磨鑄鐵管網(wǎng)、塑料管等。淡化水進(jìn)入鋼管、鑄鐵管網(wǎng)為主的市政管網(wǎng)系統(tǒng)，帶來(lái)的主要問(wèn)題是“紅水”現(xiàn)象，即水體中鐵離子濃度超標(biāo)，體現(xiàn)在外觀(guān)是水質(zhì)發(fā)紅。淡化水進(jìn)入水泥砂漿內(nèi)襯球磨鑄鐵管網(wǎng)為主的市政管網(wǎng)系統(tǒng)，帶來(lái)的主要問(wèn)題是pH值上升。

3 淡化水后處理的方法

海水淡化工程淡化水后處理的方法主要有再礦化法和投加緩蝕劑法。

3.1 再礦化法

再礦化法通過(guò)調(diào)節(jié)pH和提高堿度、硬度，以增加水的緩沖能力改善碳酸鹽平衡，增大保護(hù)碳酸鈣垢層在管道內(nèi)壁沉積和壓縮的傾向，降低水的腐蝕性，減小鐵離子等的釋放。再礦化的方法主要有與其他水源混合法、添加藥劑法和溶解礦石法。

3.1.1 與其他水源混合法淡化水與富含礦物質(zhì)的水源混合，可以增加礦物質(zhì)的含量，達(dá)到緩解其腐蝕性的作用。目前，采用淡化水與自來(lái)水混合較多，淡化水與自來(lái)水混和還有一個(gè)非常重要的好處是能夠減輕居民對(duì)淡化水的抵觸心里，淡化水屬于新興事物，居民或多或少對(duì)其存在著質(zhì)疑，而將其與居民常用的自來(lái)水混合，則能夠減輕這種抵觸心里。

3.1.2 添加藥劑法直接在淡化水中添加藥劑，石灰、純堿、小蘇打、氯化鈣和二氧化碳等以改變淡化水水質(zhì)。

添加藥劑法通常將兩種或者幾種藥劑混合使用，其中比較適合大型海水淡化工程的是添加石灰和二氧化碳法。

反應(yīng)方程式：

CO2與石灰聯(lián)用工藝操作安全，運(yùn)行簡(jiǎn)單，所以在大型海水淡化工程中得到了較為廣泛的應(yīng)用，比如在沙特MadinatYanbuAl-Sinaiyah的SWRO裝置和澳大利亞黃金海岸的反滲透海水淡化工廠(chǎng)（12.5×104m3/d）中均采用了這種方法。

3.1.3 溶解礦石法。將淡化水通過(guò)盛有礦石的溶解池，通過(guò)溶解礦石中的碳酸鈣實(shí)現(xiàn)礦化[3]。

礦石材料一般使用石灰石，由于礦石在中性溶液中溶解速率很慢，因此需要在淡化水中添加酸性物質(zhì)來(lái)增加酸性，通常使用的是二氧化碳和硫酸。

（1）在淡化水中通入二氧化碳?xì)怏w，酸化的淡化水流經(jīng)裝載石灰石顆粒的床層，與石灰石發(fā)生反應(yīng)。

反應(yīng)方程式如下：

二氧化碳溶解石灰石法的優(yōu)點(diǎn)是：石灰石來(lái)源廣泛而且價(jià)格低廉，性質(zhì)穩(wěn)定便于存放；缺點(diǎn)是：反應(yīng)速率緩慢，反應(yīng)過(guò)程不徹底，會(huì)有的多余的二氧化碳?xì)埩粼诘校枰脷溲趸c或者純堿進(jìn)行中和。

（2）在淡化水中添加硫酸，酸化的淡化水流經(jīng)石灰石填料層，與石灰石快速發(fā)生反應(yīng)[4]。反應(yīng)方程式如下：

硫酸溶解石灰石法顯著的優(yōu)點(diǎn)是只需要部分淡化水通過(guò)填料層礦化，該部分占全部淡化水的18～45%，礦化后再與剩余的淡化水混合即可。缺點(diǎn)是溶解的鈣離子與堿度的比例是2：1，甚至更大。所以為了保證水質(zhì)穩(wěn)定，使用硫酸溶解石灰石礦化后還需要調(diào)節(jié)堿度[4]。

3.2 投加緩蝕劑法

除了從改善淡化水水質(zhì)穩(wěn)定性的角度來(lái)降低其腐蝕性之外，還可以投加緩蝕劑劑來(lái)降低腐蝕性。投加緩蝕劑法中緩蝕劑的選擇和用量至關(guān)重要，目前常用的有：磷系、硅系緩蝕劑。

磷系緩蝕劑包括正磷酸鹽、聚磷酸鹽。正磷酸鹽能與多種金屬離子在較寬pH范圍內(nèi)形成幾種難溶的固相物質(zhì)，從而能在鐵管和鍍鋅管上形成保護(hù)層，從而有效控制“紅水”現(xiàn)象的發(fā)生。聚磷酸鹽可與水中的鈣、鎂、鐵等陽(yáng)離子生成難溶的絡(luò)合物，在金屬管道內(nèi)壁形成保護(hù)膜來(lái)緩蝕。硅酸鹽緩蝕劑常用的是水玻璃，其作用機(jī)理是通過(guò)延緩溶解性亞鐵腐蝕產(chǎn)物的擴(kuò)散作用，降低其腐蝕產(chǎn)物穿過(guò)硅酸鹽保護(hù)膜的速率，從而降低亞鐵被氧化的速率。

3.3 礦化和投加緩蝕劑聯(lián)合法

礦化和投加緩蝕劑也可以聯(lián)合起來(lái)使用。米子龍[5]等提出在調(diào)節(jié)淡化水pH，堿度，硬度后投加0.25～0.50mg/L的聚磷酸鹽緩蝕劑，有效的降低管段鐵釋放量并使之趨于穩(wěn)定。汪義強(qiáng)[6]等人提出了投加石灰提高出水pH值和水質(zhì)穩(wěn)定性、進(jìn)一步增投食用Na3PO4緩蝕劑加速管道內(nèi)壁保護(hù)的措施，有效的解決了南方某市的供水管網(wǎng)紅水問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）由于固有的工藝特性，海水淡化水具有離子去除率高的特點(diǎn)，但也因此具有穩(wěn)定性差、腐蝕性強(qiáng)的水質(zhì)特征。這樣的水體直接進(jìn)入傳統(tǒng)市政管網(wǎng)，必然但來(lái)諸多問(wèn)題，因此必須進(jìn)行后處理。

（2）淡化水后處理的方法主要有再礦化法和投加緩蝕劑法，其中再礦化方法比較適用于大型海水淡化工程，實(shí)際應(yīng)用也比較多。

（3）淡化水的后處理方法的選擇必須綜合海水淡化工程方法和規(guī)模、水源特點(diǎn)、市政管網(wǎng)特點(diǎn)以及經(jīng)濟(jì)實(shí)力等多方面因素，根據(jù)實(shí)際情況確定最終方法。

參考文獻(xiàn)

[1]王琪，鄭根江，譚永文，等.中國(guó)海水淡化工程運(yùn)行狀況[J].水處理技術(shù)，2011，37（10）：12～14.

[2]王曉玲，徐克，蘇立永，等.蒸餾海水淡化產(chǎn)品水對(duì)鑄鐵材質(zhì)腐蝕研究[J].海洋技術(shù)，30（1）：99～102.

[3]王奕陽(yáng)，申屠勛玉，趙丹青，等.海水淡化后礦化處理工藝[J].水工業(yè)市場(chǎng)，2012.6：58～60.

[4]左世偉，解利昕，李憑力，等.海水淡化水礦化過(guò)程研究[J].化學(xué)工業(yè)與工程，2010.27（2）：163～166.

[5]米子龍，張曉健，陳超，等.淡化海水并網(wǎng)供水的管網(wǎng)鐵釋放控制技術(shù)研究[J].中國(guó)給水排水，28（19）：37～40.

[6]汪義強(qiáng)，張金松.利用石灰與Na3PO4緩蝕劑改善管網(wǎng)水質(zhì)[J].中國(guó)給水排水，2004.20（5）：99～100.