專利名稱：處理含鹽原水以制備工藝水的方法、由此制備的工藝水以及實(shí)施該方法的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的處理含鹽原水的方法、根據(jù)權(quán)利要求20的工藝水以及根據(jù)權(quán)利要求23的用于實(shí)施所述方法的設(shè)備。
背景技術(shù)：
天然鹽水例如海水、相對(duì)含鹽的地下水、包含甚至更高鹽濃度的水例如海水濃縮物、鹽含量為至少0.4至大于20重量％的天然或合成產(chǎn)生的鹵水(Sole)用于很多應(yīng)用中:海水在通過(guò)海水脫鹽制備飲用水中用作原料或原水，其常見(jiàn)的鹽含量在約I至5
重量％的范圍。這些天然鹽水還用作可以用來(lái)獲取結(jié)晶鹽的來(lái)源，這種結(jié)晶鹽用于化學(xué)工業(yè)、食品制備、水處理，例如用作離子交換鹽、除冰鹽(Streusalz)等。此外，天然鹽水用作保健領(lǐng)域中的治療用鹽水以及用于藥浴應(yīng)用中，它們通常具有非常高的鹽濃度。在大多數(shù)的前述應(yīng)用中，在天然鹽水中存在會(huì)在使用期間形成不溶于水的殼的物質(zhì)。特別地，在相應(yīng)設(shè)備中加工期間，堿土金屬離子例如Mg2+、Ca2+、Sr2+和Ba2+隨著溫度增加(主要結(jié)合低壓)由于從鹽溶液中釋放CO2會(huì)沉淀出難溶的殼:Mg (HCO3) 2 — Mg (OH) 2 I +2C02 f`
Ca (HCO3) 2 — CaCO3 I +CO2 個(gè) ++H2OSr (HCO3) 2 — SrCO3 I +CO2 t ++H2OBa (HCO3) 2 ^ BaCO3 I +CO2 個(gè) ++H2O這樣的殼較為堅(jiān)硬且多數(shù)牢固粘附至底部，之后難以用機(jī)械手段去除。除結(jié)殼之外，下述物質(zhì)也會(huì)引起干擾:未溶解的、細(xì)的、部分懸浮的顆粒，例如沙或藻類，以及溶解的有機(jī)物質(zhì)，例如魚類粘液、礦物油成分、燃料成分以及船底污水(Bilgenwasser)成分，以及未凈化或未完全凈化的廢水殘余物。因此，由文獻(xiàn)DE10217885A1 (其全部?jī)?nèi)容引用在此作為參考)已知一種方法，在該方法中以電化學(xué)方式對(duì)介質(zhì)例如海水等進(jìn)行條件處理用于脫鹽。在此通過(guò)預(yù)調(diào)節(jié)相應(yīng)的原水例如海水，至少在較大程度上避免了前文所述的干擾性結(jié)殼和沉降。在海水脫鹽裝置等中，可以電化學(xué)方式，而非外部添加酸，在通過(guò)蒸發(fā)進(jìn)行濃縮的期間保持濃縮物中的PH恒定或降低該pH值。但是，鹽水中的一些類型的雜質(zhì)例如堿土金屬離子以及溶解的或未溶解的外來(lái)物質(zhì)可能會(huì)破壞電化學(xué)反應(yīng)。`

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的因此是提供一種方法，通過(guò)該方法以簡(jiǎn)單的和有效的方式從待處理的含鹽原水中至少較大程度地除去堿土金屬以及溶解的或未溶解的雜質(zhì)，特別是顆粒和有機(jī)物質(zhì)。本發(fā)明的一個(gè)方面是提供工藝水，其無(wú)需進(jìn)一步處理就可用作電滲析方法中的陰極電解液。本發(fā)明的另一方面是提供用于實(shí)施本發(fā)明方法的設(shè)備。上述目的和/或方面通過(guò)具有權(quán)利要求1特征的處理含鹽原水的方法、具有權(quán)利要求20特征的工藝水以及具有權(quán)利要求23特征的用于實(shí)施所述方法的設(shè)備而實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明第一次提出了具有以下步驟的處理含鹽原水的方法:a)提供含鹽原水；b)通過(guò)混合含鹽原水和含氫氧根離子的水溶液制備混合物；c)沉降由混合物形成的固體物質(zhì)，同時(shí)形成基本上澄清的上清液；和d)從基本上澄清的上清液中提取(abziehen)工藝水。因此，本發(fā)明第一次提出了這樣一種方法，其中向含鹽原水中添加含氫氧根離子的溶液，從而在含鹽原水中溶解的堿土金屬離子可以不溶固體物質(zhì)形式的難溶氫氧化物或碳酸鹽而在混合物中沉淀，由此與液相分離。為了沉淀堿土金屬離子，例如使用以下反應(yīng):MgCl2+2Na0H — Mg (OH) 2 I +2NaClCaCl2+C02+2Na0H — CaCO3 丨 +2NaClSrCl2+C02+2Na0H — SrCO3 丨 +2NaClBaCl2+C02+2Na0H — BaCO3 丨 +2NaCl根據(jù)本發(fā)明，含氫氧根離子的水溶液理解為包含氫氧根離子的基于水的液體。這包括所有的含有溶解形式氫氧化物的水溶液，但是也可以包括所有含氫氧根離子的合適懸浮液和乳狀液。在此特別的優(yōu)勢(shì)在于，前述的通過(guò)本發(fā)明方法產(chǎn)生的沉降產(chǎn)物，即堿土金屬氫氧化物和碳酸鹽，同時(shí)用作沉淀助劑從而從使用的原水中將其他不期望的雜質(zhì)例如顆粒或溶解的有機(jī)物質(zhì)夾帶沉淀出來(lái)。在該過(guò)程中，不期望的雜質(zhì)夾雜在固體物質(zhì)沉淀期間所形成的絮凝物中。以上述方式作為絮凝物形成的固體物質(zhì)沉降出來(lái)，同時(shí)形成澄清的上清液。最后通過(guò)提取基本上澄清的上清液，得到現(xiàn)成使用的工藝水，由于該工藝水具有高濃度氯離子，適用于例如在電滲析方法中作為陰極電解液。根據(jù)本發(fā)明，提取工藝水理解為從基本上不包含固體物質(zhì)的混合物的澄清上清液中分離或回收工藝水。根據(jù)本發(fā)明的處理方法的有利發(fā)展是從屬權(quán)利要求2至19的主題。因此，含鹽原水可以是天然的或合成產(chǎn)生的鹽水，優(yōu)選海水、咸水、地下水、泉水、天然的或合成產(chǎn)生的鹵水(Sole)，或它們的混合物或濃縮物。因此，所有天然或人工制備的含鹽水實(shí)際上都可用作本發(fā)明方法的原水。因此，本發(fā)明方法使用基本上普遍存在的原料，從而在地理上可應(yīng)用于較寬的使用區(qū)域。這種含鹽水體實(shí)際上可以在任何地方 以低成本得到。此外，含鹽原水可以包含一定的鹽含量，特別是一定含量的堿金屬鹽，最多至飽和，優(yōu)選在0.4至25重量％、更優(yōu)選2至10重量％，特別是2.8至4.6重量％的范圍。
在本發(fā)明方法的范圍內(nèi)，可以有利地利用高鹽含量的水，例如高鹽含量的工業(yè)廢水、海水濃縮物，或例如鹽濃度高的天然海水，例如死海的水。另一方面，本發(fā)明方法可毫無(wú)問(wèn)題地使用具有平均鹽含量的海水作為原水。此外，含氫氧根離子的水溶液可由步驟(d)中得到的工藝水制備。本發(fā)明還提供了一種可能性，即在再循環(huán)方法的意義上，工藝水在電化學(xué)方法中用作含氫氧根離子的水溶液之后得到再利用。有利地，這用于降低工藝成本以及最小化原料量和廢料量，從而極大地改進(jìn)本發(fā)明方法的環(huán)境相容性。特別地，含氫氧根離子的水溶液可以通過(guò)電滲析方法制備。根據(jù)前述的方法，在電滲析方法中作為廢物形式產(chǎn)生的含氫氧根離子的溶液有利地用作沉淀劑。從電滲析方法的角度出發(fā)，一方面解決了處理含氫氧根離子廢水的問(wèn)題，另一方面提供用于本發(fā)明方法的原料源。另外，含氫氧根離子的水溶液包含的二氧化碳含量最多達(dá)飽和，優(yōu)選在0.5至5g/1、特別是I至3g/l的范圍。如前所述，有利地改進(jìn)以碳酸鹽形式沉淀堿土金屬離子。二氧化碳可以來(lái)源于其他方法，例如熱海水脫鹽過(guò)程。備選地，二氧化碳也可以從空氣中通過(guò)滴流加工(Verrieselung)含氫氧根離子的溶液，例如在吸收洗滌塔中，進(jìn)行提取。特別優(yōu)選地，針對(duì)上述沉淀反應(yīng)，含氫氧根離子的水溶液中的二氧化碳優(yōu)選過(guò)量30 至 100%o根據(jù)本發(fā)明，混合物具有的pH在11至14、優(yōu)選12至14，特別為彡13的范圍。通過(guò)含氫氧根離子的水溶液中的過(guò)量氫氧根離子，優(yōu)選過(guò)量30至100%，使得從混合物中基本上定量沉淀堿土金屬離子。由此可以有利地獲得基本上不含堿土金屬離子的工藝水作為本發(fā)明方法的產(chǎn)物。因此，所產(chǎn)生的工藝水可以直接用作電滲析方法領(lǐng)域的陰極電解液。這使得可以幾乎排除歸因電解液中堿土金屬離子的對(duì)膜的破壞作用。此外，過(guò)量的二氧化碳和/或氫氧根離子具有以下優(yōu)勢(shì):即使原水品質(zhì)波動(dòng)很大，也可以確?；旧隙康某恋?。另外，在步驟(b)中，可以通過(guò)使含氫氧根離子的水溶液流入含鹽原水中而產(chǎn)生所述混合物。由于含氫氧根離子水溶液的儲(chǔ)存容器較小，可以簡(jiǎn)化在設(shè)備技術(shù)上轉(zhuǎn)化該方法。另外，在步驟(b)中，含氫氧根離子的水溶液流入裝料在反應(yīng)容器中的含鹽原水中基本上沿切線方向進(jìn)行，其中所述反應(yīng)容器優(yōu)選具有基本上呈圓柱形或圓錐形(Zylindrokonisch)的形狀。此外，在步驟(b)中，含鹽原水流入裝料在反應(yīng)容器中的含氫氧根離子的水溶液中基本上沿切線方向進(jìn)行，其中所述反應(yīng)容器優(yōu)選具有基本上呈圓柱形或圓錐形的形狀。由于沿切線流入，實(shí)現(xiàn)了劇烈混合原水和含氫氧根離子的水溶液以及均化所得的混合物。此外，在混合期間 僅發(fā)生了低剪切負(fù)荷，從而極大地避免了對(duì)沉淀反應(yīng)中形成的絮凝裝固體物質(zhì)的破壞。
另外，液體整體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而可以有利省去使用額外的攪拌工作或其他設(shè)備例如折流板(Strftmungsbrecher)。在步驟(b)中，含鹽原水和/或含氫氧根離子的水溶液的流入速率可以在0.1至10m/s、優(yōu)選I至3m/s、特別是2至2.5m/s的范圍。這不僅實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化的充分混合，也實(shí)現(xiàn)了所形成的絮凝狀固體物質(zhì)的快速沉降。此外，避免形成具有較小沉降趨勢(shì)的不穩(wěn)定以及細(xì)分散的懸浮顆粒。該方法可以另外包括以下步驟:e)在步驟(b)之后，向混合物提供二氧化碳。含氫氧根離子的水溶液中存在二氧化碳可以有利地促進(jìn)沉淀過(guò)程，特別涉及堿土金屬離子Ca2+、Sr2+和Ba2+的沉淀過(guò)程。即，有利于上述離子以它們的碳酸鹽的形式定量沉淀以及由此從工藝水中將它們除去。另外，根據(jù)本發(fā)明的方 法可以另外包括以下步驟:f)在步驟(d)之后，將工藝水的pH調(diào)節(jié)至預(yù)定值。此外，該方法可以另外包括以下步驟:g)在步驟(d)之后，向工藝水提供二氧化碳。此外，該方法可以另外包括以下步驟:h)在步驟(d)之后，向工藝水提供鹽酸。通過(guò)提供二氧化碳、鹽酸和/或調(diào)節(jié)pH值對(duì)所產(chǎn)生的工藝水進(jìn)行條件處理，可以將工藝水有利地調(diào)節(jié)至最優(yōu)條件以進(jìn)一步使用，例如用于電滲析方法中。此外，該方法可以另外包括以下步驟:i)在步驟(d)、(f)、(g)或(h)中的一個(gè)步驟后，不向工藝水添加其他物質(zhì)。通過(guò)本發(fā)明方法得到的工藝水可在不添加其他物質(zhì)的情況下使用。這不僅以具有成本效益的方式避免使用其他助劑例如化學(xué)品，也避免了需要安裝技術(shù)方面相應(yīng)前提的其他混合和/或均質(zhì)化步驟。另外，該方法可以包括以下步驟:j)在步驟(d)之后，排出經(jīng)沉降的固體物質(zhì)。此外,通過(guò)沉降由混合物形成的固體物質(zhì)產(chǎn)生的稀泥衆(zhòng)(Dunnschlamm)可分開提取并作為廢物棄去。備選地，該稀泥漿也可以在以下情況中用作材料，即，在制備所用的原水具有較高的純度(所謂深海水(blauwasser))時(shí)。如果稀泥漿不包含有機(jī)物質(zhì)或僅包含少量的有機(jī)物質(zhì)，它可以用于對(duì)軟化水進(jìn)行硬化，如在例如海水脫鹽工廠所發(fā)生的。為此洗滌稀泥漿的固體物質(zhì)懸浮液以除去鹽以及利用添加CO2溶解在軟化水中。剛沉淀的泥漿顆粒非常小以及具有大的內(nèi)表面積，因此它們例如在幾分鐘之內(nèi)完全溶解在軟化水中。這樣的石灰處理(Aufkalkung)可以有利地在在結(jié)構(gòu)非常小的在線系統(tǒng)中實(shí)施。另外，在步驟(b)中，含鹽原水至含氫氧根離子的水溶液的體積-相關(guān)的混合比可以在50 90:50 10、優(yōu)選55 70:45 O、特別是60:40的范圍。由于該混合比，可以實(shí)現(xiàn)基本上定量沉淀堿土金屬離子。即，所得的混合物的pH值位于強(qiáng)堿性范圍，優(yōu)選在12至14的范圍。結(jié)果導(dǎo)致所得混合物中氫氧根離子的濃度足夠高以實(shí)際上定量沉淀原水中的堿土金屬離子。在步驟(c)中，固體物質(zhì)可以沉降一段時(shí)間，直到所述固體物質(zhì)整體基本上，以體積計(jì)，為所述混合物(M)的總體積的不大于60%，優(yōu)選不大于40%，特別是不大于25%。該高濃度使得可以在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大體積的工藝水，由此提高了本發(fā)明方法的效率。針對(duì)產(chǎn)物，根據(jù)本發(fā)明的目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求20的工藝水實(shí)現(xiàn)。即，根據(jù)本發(fā)明所要求的是通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法制備的工藝水。本發(fā)明的工藝水的有利發(fā)展是從屬權(quán)利要求21和22的主題。因此，該水可以基本上不包含溶解的堿土金屬離子，特別是Mg2+、Ca2+、Sr2+和Ba2+。在前述堿土金屬離子以已知方式破壞電滲析膜之后，根據(jù)本發(fā)明的工藝水適用作電滲析過(guò)程中的陰極電解液。此外，該工藝·水可以基本上不包含雜質(zhì)，特別是顆粒和/或有機(jī)物質(zhì)。因此，極大地避免了在后續(xù)使用工藝水、特別是以陰極電解液形式用于電滲析方法中裝置部件的污染。此外無(wú)需進(jìn)一步清洗配置，而就工廠技術(shù)方面而言清洗配置是高成本的以及復(fù)雜的。關(guān)于設(shè)備技術(shù)，本發(fā)明的目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求23的設(shè)備實(shí)現(xiàn)。因此，提出了用于實(shí)施方法的設(shè)備，其至少具有:-反應(yīng)容器，其優(yōu)選實(shí)施步驟(a)至(d)中的至少一個(gè)步驟；-儲(chǔ)存容器，其優(yōu)選儲(chǔ)存含氫氧根離子的水溶液。該反應(yīng)容器包括流入設(shè)備用于使含鹽原水和/或含氫氧根離子的水溶液沿切線流入。在反應(yīng)容器的圓柱形部分的區(qū)域中的沿切線流入使得可以以最簡(jiǎn)單的方式以及最低的能耗均化根據(jù)本發(fā)明的混合物和/或?qū)е缕湫D(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的有利發(fā)展是從屬權(quán)利要求24至28的主題。類似地，具有本發(fā)明方法的優(yōu)勢(shì)。因此，流入設(shè)備可以設(shè)置在反應(yīng)容器的壁、優(yōu)選側(cè)壁的區(qū)域中。此外，反應(yīng)容器可以基本上為圓柱形或圓錐形。此外，反應(yīng)容器可以在反應(yīng)容器的下部壁區(qū)域中包括出口開口。由此所產(chǎn)生的固體物質(zhì)或稀泥漿可以簡(jiǎn)單的方式從反應(yīng)容器中與工藝水分開地除去。特別有利的是反應(yīng)容器不包括任何其他機(jī)械均化設(shè)備，特別是不包括攪拌器或折流板。從而就裝置技術(shù)而言，使得復(fù)雜性以及用于設(shè)備的清洗費(fèi)用最小化。最后，儲(chǔ)存容器可以具有的體積容量為反應(yīng)容器的至少20%、優(yōu)選約30至80%、特別是約75%。


通過(guò)以下實(shí)施例參考附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，其中:圖1是使用本發(fā)明的處理方法以及相關(guān)設(shè)備的電滲析系統(tǒng)的示意圖2是用于實(shí)施本發(fā)明處理方法的設(shè)備的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1中所示的電滲析系統(tǒng)I包括電滲析槽2、用于陰極電解液K的儲(chǔ)存容器4、反應(yīng)容器6、用于陽(yáng)極電解液A的儲(chǔ)存容器8以及用于產(chǎn)物P的儲(chǔ)存容器10。電滲析槽2具有陰極室12，產(chǎn)物室14以及陽(yáng)極室16。陰極室12通過(guò)陰離子交換器膜18與產(chǎn)物室14分離開。陽(yáng)極室16通過(guò)陽(yáng)離子交換器膜20與產(chǎn)物室14分離開。在陰極室12中設(shè)置了陰極22，其由陰極電解液K圍繞。類似地，在陽(yáng)極室16中設(shè)置了陽(yáng)極24，其由陽(yáng)極電解液A圍繞。用于陰極電解液K的儲(chǔ)存容器4具有任意形狀，優(yōu)選圓柱形。反應(yīng)容器6具有圓柱形，優(yōu)選圓錐形。用于陽(yáng)極電解液A的儲(chǔ)存容器8以及用于產(chǎn)物的儲(chǔ)存容器10可以具有任意形狀。此外，電滲析系統(tǒng)I包括未詳細(xì)示出的管道、泵、閥等的管道，單個(gè)容器例如電滲析槽2、儲(chǔ)存容器4、反應(yīng)容器6、儲(chǔ)存容器8以及儲(chǔ)存容器10彼此連接，由此可在電滲析系統(tǒng)I內(nèi)部運(yùn)輸原料、中間產(chǎn)物及最終產(chǎn)物。在電滲析槽2的陽(yáng)極室16中進(jìn)行以下陽(yáng)極反應(yīng):2H20 — 4H++02 個(gè) +4e根據(jù)該反應(yīng)，陽(yáng)極電解液A失去水，同時(shí)在陽(yáng)極處釋放質(zhì)子和氣態(tài)氧氣。陽(yáng)極電解液A包括硫酸，其用于改進(jìn)傳導(dǎo)性但是在陽(yáng)極反應(yīng)期間不反應(yīng)。在陰極室20中進(jìn)行所謂的陰極反應(yīng):
2NaCl+2H20+2e-— 2Na0H+2Cr+H2 f離子遷移經(jīng)過(guò)膜的結(jié)果是，陰極電解液K中的氯離子濃度減小。相反，氫氧根離子的濃度增加。此外，氣態(tài)氫在陰極22處釋放。氯離子由陰極室12遷移經(jīng)過(guò)陰離子交換器膜18。相反，質(zhì)子由陽(yáng)極室16遷移經(jīng)過(guò)陽(yáng)離子交換器膜20。在產(chǎn)物室14中，這兩種離子種類組合以形成所需產(chǎn)物氯化氫HCl或它的水溶液，即，鹽酸。電滲析槽2的陰極室12中所包含的陰極電解液K通過(guò)儲(chǔ)存容器4借由泵持久地進(jìn)行循環(huán)。由此可以通過(guò)放出氫氣脫氣陰極電解液K以及在同一時(shí)間通過(guò)外部提供氯離子進(jìn)入儲(chǔ)存容器4中使其富集氯離子。最后，可以通過(guò)循環(huán)至儲(chǔ)存容器4中調(diào)節(jié)陰極電解液K以達(dá)到針對(duì)陰極反應(yīng)最佳的氯離子濃度。由于前述的陽(yáng)極反應(yīng)，陽(yáng)極室16中的陽(yáng)極電解液A持續(xù)失去水，并在陽(yáng)極處形成氣態(tài)氧。通過(guò)循環(huán)陽(yáng)極電解液A進(jìn)入儲(chǔ)存容器8中，由于排出氧氣，陽(yáng)極電解液A可以有效地脫氣。此外，陽(yáng)極電解液A的濃度在反應(yīng)之前通過(guò)輸入去離子水稀釋至起始濃度。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備25的示意圖，其包括反應(yīng)容器6和用于工藝水PW的儲(chǔ)存容器26。根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)容器6具有圓錐形。反應(yīng)容器6另外包括反應(yīng)容器6的圓柱形區(qū)域中的流入設(shè)備28、流出設(shè)備30以及反應(yīng)容器6的圓錐體中的出口開口 32。流入設(shè)備28實(shí)現(xiàn)了液體沿反應(yīng)容器6圓周的切線流入。流入設(shè)備28通過(guò)管道連接至陰極電解液K的儲(chǔ)存容器4。此外，流出設(shè)備30通過(guò)管道連接至用于陰極電解液K的儲(chǔ)存容器4。
根據(jù)本發(fā)明的處理方法開始于填充的儲(chǔ)存容器26，其中所包含的陰極電解液K由于陰極反應(yīng)富集氫氧根離子，氯離子貧化。反應(yīng)容器6填充原水RW，例如含鹽海水，最多至80%的體積容量。然后，反應(yīng)容器6利用含氫氧根離子的水溶液HL (其為使用過(guò)的陰極電解液K)填充至反應(yīng)容器6體積的100%。含氫氧根離子的水溶液HL通過(guò)流入設(shè)備28而引入反應(yīng)容器6中，其中沿切向流入使存在于反應(yīng)容器6中的液體體積進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)。由于前述的沉淀反應(yīng)，特別是原水RW的堿土金屬離子通過(guò)含氫氧根離子的溶液HL的過(guò)量氫氧根離子進(jìn)行反應(yīng)轉(zhuǎn)化成它們的難溶的氫氧化物。含氫氧根離子的水溶液HL另外包含二氧化碳，其中也發(fā)生了難溶堿土金屬碳酸鹽的沉淀。以絮凝物形式沉淀的固體物質(zhì)FS可以在反應(yīng)容器6中沉降一段時(shí)間，直到沉降的固體物質(zhì)FS略低于占反應(yīng)容器6總體積的10至40%、優(yōu)選25%的較低泥漿水平。澄清的上清液U可以經(jīng)凈化或經(jīng)處理的工藝水PW的形式從反應(yīng)容器6取出。約60至90%、優(yōu)選約75%的反應(yīng)容器6體積取出作為工藝水PW并引入儲(chǔ)存容器26中。借由噴射泵StPl和StP2，苛性鈉溶液和/或二氧化碳可分別以確定量或以pH值-控制的方式混合至工藝水PW中。以該方式制備的工藝水PW可以用作海水脫鹽的原料。尤其是，富集氯離子和貧氫氧根離子的工藝水PW可以用作陰極反應(yīng)的新鮮陰極電解液K。如有需要，可經(jīng)噴射泵StP3以確定的量或以PH值-控制的方式將HCl混合至工藝水PW。反應(yīng)容器6的約60至90%、優(yōu)選約75%的總提取體積部分用作陰極反應(yīng)的陰極電解液K。反應(yīng)容器6的含量的約10至40%、優(yōu)選約25%以稀泥漿通過(guò)出口開口 32被提取并丟棄。然而優(yōu)選的是，作為稀泥漿懸浮的固體物質(zhì)FS用于蒸餾水的硬化，只要它僅包含少量有機(jī)物質(zhì)或不包含有機(jī)物質(zhì)。為此，它進(jìn)行洗滌以除去鹽和利用添加的二氧化碳溶解在軟化水中。由于剛沉淀的污泥顆粒非常小，具有非常大的內(nèi)部表面，它們?cè)趲追昼娭畠?nèi)完全溶解。石灰調(diào)節(jié)因此可以有利地借由所謂的具有非常緊湊設(shè)計(jì)的在線系統(tǒng)進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明，“鹽”理解為任何已知的鹽，優(yōu)選堿金屬鹽和/或堿土金屬鹽，更優(yōu)選具有鹵化物離子作為陰離子的鹽，特備是NaCl，或它們的混合物。除了上文中所解釋的實(shí)施例，本發(fā)明可以允許進(jìn)一步的設(shè)計(jì)方法。因此，陰極電解液K用的儲(chǔ)存容器4可以同時(shí)用作工藝水PW用的儲(chǔ)存容器。這有利地節(jié)約儲(chǔ)存容器。另外，混合物M的流入可以以切向流入基本上呈圓柱形或圓錐形的反應(yīng)容器6。根據(jù)本發(fā)明，反應(yīng)容器6不限于基本上圓柱形或圓錐形。因此，反應(yīng)容器6也可以具有橢圓形或多邊形，特別是四邊形至八邊形橫截面的構(gòu)造。如果反應(yīng)容器6的橫截面構(gòu)造具有多個(gè)角，它們可以是圓形的。反應(yīng)容器6可以另外也具有基本上球形。

如前所述，工藝水PW可以有利地用于氯化氫或鹽酸的制備。針對(duì)進(jìn)一步的細(xì)節(jié)，可以參考同一申請(qǐng)人的具有以下題目的專利申請(qǐng):“Verfahren zur Erzeugung vonChlorwasser oder einer w a sserigen L O sung derselben unter Verwendung einessalzhaltigen Rohwassers, damit hergestelltes Produkt, Verwendung des Produkts undElekti'odialyse-System” (申請(qǐng)人編號(hào):11/WM09K06/DE)，其全部?jī)?nèi)容引用在此作為參考。
權(quán)利要求
1.處理含鹽原水(RW)的方法，其包括以下步驟: a)提供含鹽原水(RW)； b)通過(guò)混合含鹽原水(RW)與含氫氧根離子的水溶液(HL)產(chǎn)生混合物(M)； c)沉降由混合物(M)形成的固體物質(zhì)(FS)，同時(shí)形成基本上澄清的上清液⑶；以及 d)從該基本上澄清的上清液(U)中提取工藝水(PW)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述含鹽原水(RW)是天然的或合成產(chǎn)生的鹽水，優(yōu)選海水、咸水、地下水、泉水、天然的或合成產(chǎn)生的鹵水，或它們的混合物或它們的濃縮物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，所述含鹽原水(RW)具有一定的鹽含量，特別是一定含量的堿金屬鹽，含量最多至飽和，優(yōu)選在0.4至25重量％、更優(yōu)選2至10重量％、特別是2.8至4.6重量％的范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求 1至3中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述含氫氧根離子的水溶液(HL)由步驟⑷中得到的所述工藝水(PW)制備。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述含氫氧根離子的水溶液(HL)借助電滲析方法制備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述含氫氧根離子的水溶液(HL)具有一定含量的二氧化碳，最多至飽和，優(yōu)選在0.5至5g/l、特別是I至3g/l的范圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述混合物(M)的pH在11至14的范圍，優(yōu)選12至14的范圍，特別是> 13的范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，在步驟(b)中，所述混合物(M)通過(guò)將所述含氫氧根離子的水溶液(HL)流入至所述含鹽原水(RW)中制備。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，在步驟(b)中，所述含氫氧根離子的水溶液(HL)至裝料在反應(yīng)容器(6)中的含鹽原水(RW)中的流入基本上沿切線方向發(fā)生，其中所述反應(yīng)容器(6)優(yōu)選基本上具有圓柱形或圓錐形。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，在步驟(b)中，所述含鹽原水(RW)至裝料在反應(yīng)容器(6)中的含氫氧根離子的水溶液(HL)中的流入基本上沿切線方向發(fā)生，其中所述反應(yīng)容器(6)優(yōu)選基本上具有圓柱形或圓錐形。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，在步驟(b)中，所述含鹽原水(RW)和/或所述含氫氧根離子的水溶液(HL)的流入速率在0.1至lOm/s、優(yōu)選I至3m/S、特別是2至2.5m/s的范圍。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟: e)在步驟(b)之后，向所述混合物(M)提供二氧化碳。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟: f)在步驟(d)后，將所述工藝水(PW)的pH調(diào)節(jié)至預(yù)定值。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟: g)在步驟(d)之后，向所述工藝水(PW)提供二氧化碳。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟: h)在步驟(d)后，向所述工藝水(PW)提供鹽酸。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟:i)在步驟(d)、(f)、(g)或(h)中的一個(gè)步驟之后，不向所述工藝水(PW)中添加另外的物質(zhì)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟: j)在步驟⑷后排出沉降的固體物質(zhì)(FS)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至17中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，在步驟(b)中，所述含鹽原水(RW)對(duì)所述含氫氧根離子的水溶液(HL)的體積相關(guān)的混合比在50 90:50 10、優(yōu)選55 70:45 30、特別是60:40的范圍。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至18中的至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，在步驟(c)中，所述固體物質(zhì)(FS)沉降一段時(shí)間，直到全部所述固體物質(zhì)(FS)以體積計(jì)基本上占所述混合物(M)總體積的不大于60%、優(yōu)選不大于40%、特別是不大于25%。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至19中至少一項(xiàng)的方法制備的工藝水(PW)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的工藝水，其特征在于，所述工藝水(PW)基本上不含溶解的堿土金屬離子，特別是Mg2+、Ca2+、Sr2+和Ba2+。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21的工藝水，其特征在于，所述工藝水(PW)基本上不含雜質(zhì)，特別是顆粒和/或有機(jī)物質(zhì)。
23.用于實(shí)施 根據(jù)權(quán)利要求1至19中至少一項(xiàng)的方法的設(shè)備(25)，其中所述設(shè)備(25)至少具有: 反應(yīng)容器(6)，其優(yōu)選用于實(shí)施步驟(a)至(d)中的至少一個(gè)步驟； 儲(chǔ)存容器(4，26)，其優(yōu)選用于儲(chǔ)存所述含氫氧根離子的水溶液(HL)； 其特征在于，所述反應(yīng)容器(6)具有流入設(shè)備(28)用于所述含鹽原水(RW)和/或所述含氫氧根離子的水溶液(HL)沿切線流入。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的設(shè)備，其特征在于，所述流入設(shè)備(28)設(shè)置在所述反應(yīng)容器(6)的壁、優(yōu)選側(cè)壁的區(qū)域中。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24的設(shè)備，其特征在于，所述反應(yīng)容器(6)基本上具有圓柱形或圓錐形。
26.根據(jù)權(quán)利要求23至25中至少一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，所述反應(yīng)容器(6)在所述反應(yīng)容器(6)的下部壁區(qū)域中具有出口開口(32)。
27.根據(jù)權(quán)利要求23至26中至少一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，所述反應(yīng)容器(6)不具有任何其他的機(jī)械均化設(shè)備，特別是不具有攪拌器或折流板。
28.根據(jù)權(quán)利要求23至27中至少一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，所述儲(chǔ)存容器(4，26)具有的體積容量為所述反應(yīng)容器(6)的至少20%、優(yōu)選約30至80%、特別是約75%。
全文摘要
本發(fā)明涉及處理含鹽原水RW的方法、由此制備的工藝水PW以及實(shí)施所述方法的設(shè)備。所述方法包括以下步驟a)提供原水RW；b)通過(guò)混合含鹽原水RW與含氫氧根離子的水溶液HL產(chǎn)生混合物M；c)沉降由混合物M形成的固體物質(zhì)FS，同時(shí)形成基本上澄清的上清液U；以及d)從該基本上澄清的上清液U提取工藝水PW。
文檔編號(hào)B01D61/44GK103080020SQ201080068700
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月21日
發(fā)明者R.赫斯, R.沃德里奇, U.普蘭蒂科夫 申請(qǐng)人:Wme風(fēng)能發(fā)電海水淡化有限責(zé)任公司