二氧化碳溶解石灰石礦化的技術與成本分析

李 炎，劉艷輝,吳水波,葛云紅

(自然資源部 天津海水淡化與綜合利用研究所，天津 300192)

淡化水通常呈弱酸性，堿度和硬度偏低，一般都小于10 mg/L(以CaCO3計)，直接進入市政供水管網，常常會出現“黃水”現象。淡化水直接進入市政供水管網，則必須對其進行相應的后處理，提高化學穩定性。如果海水淡化水用于飲用，宜適當增加硬度。增加硬度有多種途徑，最簡單的是條件允許時與當地硬度偏高的水摻混，以在增加淡化水硬度的同時適當降低當地水的硬度[1]。

1 技術簡介

(1)用CO2溶解石灰是提高淡化水硬度的常用方法，這樣做的目的是增加淡化水的硬度，并消除水的腐蝕性，用CO2碳溶解石灰的反應方程式為：

2CO2+Ca(OH)2→Ca(HCO3)2

用石灰飽和器制成石灰乳，然后用此乳液對經CO2酸化的淡化水進行處理，石灰的使用可能引起海水淡化產品水濁度升高，當使用純度小于96%的石灰溶液時，可使產品水的濁度高于1 NTU，導致產品水水質超出飲用水水質標準的要求[2]。

(2)利用CO2溶解石灰石是應用最廣泛的礦化方法。CO2酸化后淡化水與石灰石接觸后會反應：

CO2+CaCO3+H2O→Ca(HCO3)2

通過這種方法獲得的產品水，提高了淡化水的硬度，可使其朗格利爾飽和系數(LSI，下同)約等于零。理論上，由于石灰石的主要成本為碳酸鹽，僅需投加石灰工藝所需CO2的1/2。事實上，由于反應速率緩慢，完全反應轉化無法實現，CO2用量僅減少了15%～35%，殘留的CO2還需用NaOH或Na2CO3中和。對于大型海水淡化廠，選用帶有CO2回收裝置的脫氣系統比中和反應更加經濟。但是，殘留的CO2仍然需要中和處理，以滿足控制pH值和堿度的操作要求。……