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JP2016155128A - PARTICULATE CaCO3 SLURRY INJECTION SYSTEM FOR RECALCIFICATION OF DESALTED WATER AND FRESH WATER - Google Patents
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JP2016155128A - PARTICULATE CaCO3 SLURRY INJECTION SYSTEM FOR RECALCIFICATION OF DESALTED WATER AND FRESH WATER - Google Patents

PARTICULATE CaCO3 SLURRY INJECTION SYSTEM FOR RECALCIFICATION OF DESALTED WATER AND FRESH WATER Download PDF

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ミヒヤエル・スコービー
Skovby Michael
マルテイン・ポフエツト
Poffet Martine
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for recalcifying water, which is a method capable of adjusting the amount of a mineral to a required value.SOLUTION: A method for recalcifying water includes stages for: (a) providing supply water having carbon dioxide with a concentration of at least 20 mg/l, preferably in the range of 25-100 mg/l, more preferably in the range of 30-60 mg/l; (b) providing aqueous slurry containing particulate calcium carbonate; and (c) combining the supply water in the stage (a) with the aqueous slurry in the stage (b) in order to obtain recalcified water.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、水処理の分野に関し、より具体的には、水の再石灰化のための方法およびそのような方法における炭酸カルシウムの使用に関する。 The present invention relates to the field of water treatment , and more particularly to a method for remineralization of water and the use of calcium carbonate in such a method.

飲料水は、欠乏してきた。水が豊富な国でさえ、すべての水源および貯水場が、飲料水の製造に適切であるとは限らず、多くの水源は、今日、水質の急速な悪化に脅かされている。飲料目的で使用される供給水は、最初は、主に表面水および地下水であった。しかし、環境的および経済的理由のため、海水、ブライン、汽水、廃水および汚染流出水の処理が、ますます重要になっている。   Drinking water has been scarce. Even in water-rich countries, not all water sources and reservoirs are suitable for drinking water production, and many water sources are threatened today by rapid deterioration of water quality. The feed water used for drinking purposes was initially primarily surface water and groundwater. However, for environmental and economic reasons, the treatment of seawater, brine, brackish water, wastewater and contaminated effluent is becoming increasingly important.

海水または汽水から水を回収するために、いくつかの方法が飲料使用のために知られており、それらは、乾燥地域、沿岸領域および海島で非常に重要であり、そのような方法には、蒸留、電解ならびに、浸透または逆浸透法が含まれる。そのような方法により得られる水は、非常に硬度が低く、pH緩衝塩不足のため、低いpH値を有し、したがって、反応性が高い傾向があり、処理しなければ、通常のパイプラインでの輸送時に大きな腐食問題を生じる可能性がある。さらに、未処理の脱塩水は、飲料水の水源として直接使用することができない。パイプラインシステムの望ましくない物質の溶解を防ぎ、パイプやバルブなどの水道設備の腐食を避け、水をおいしくするために、水を再石灰化することが必要である。   Several methods are known for beverage use to recover water from seawater or brackish water, which are very important in dry areas, coastal areas and sea islands, Distillation, electrolysis, and osmosis or reverse osmosis methods are included. The water obtained by such a method is very low in hardness and has a low pH value due to the lack of pH buffer salts and therefore tends to be highly reactive, and if not treated, in a normal pipeline This can cause major corrosion problems during transportation. Furthermore, untreated demineralized water cannot be used directly as a source of drinking water. It is necessary to remineralize the water in order to prevent the dissolution of undesirable substances in the pipeline system, to avoid corrosion of waterworks such as pipes and valves, and to make the water delicious.

水の再石灰化のために主に使用される通常の方法は、二酸化炭素による石灰溶解および石灰石床ろ過である。他の、それほど一般的でない再石灰化法には、例えば、水和石灰および炭酸ナトリウムの添加、硫酸カルシウムおよび重炭酸ナトリウムの添加、または塩化カルシウムおよび重炭酸ナトリウムの添加が含まれる。   The usual methods used primarily for water remineralization are lime dissolution with carbon dioxide and limestone bed filtration. Other less common remineralization methods include, for example, the addition of hydrated lime and sodium carbonate, the addition of calcium sulfate and sodium bicarbonate, or the addition of calcium chloride and sodium bicarbonate.

石灰法は、石灰溶液のCO酸性水との処理を含み、この場合、以下の反応が含まれる。 The lime method involves the treatment of a lime solution with CO 2 acidic water, in which case the following reactions are involved.

Ca(OH)+2CO→Ca2++2HCO
上記の反応スキームから得ることができるように、再石灰化のため、COの2当量が、Ca(OH)の1当量をCa2+および重炭酸塩に変換するために必要である。塩基性アニオン水酸基を緩衝性重炭酸種に変換するため、この方法は、COの2当量の添加に依存する。水の再石灰化のため、総重量を基準にして0.1−0.2重量%の飽和の一般に石灰水と呼ばれる水酸化カルシウム溶液が、石灰乳(通常多くて5重量%)から調製される。したがって、それから石灰水を製造する飽和器が、使用されなければならず、大量の石灰水が、再石灰化の目標レベルを達成するために必要である。この方法の別の欠点は、水和石灰が腐食性であり、適切な取扱いおよび特別な装置が必要であることである。さらに、不十分な制御下で水和石灰を軟水に添加すると、石灰の緩衝特性がないため、不要なpHシフトが起きる可能性がある。
Ca (OH) 2 + 2CO 2 → Ca 2+ + 2HCO 3
As can be obtained from the above reaction scheme, for remineralization, two equivalents of CO 2 are required to convert one equivalent of Ca (OH) 2 to Ca 2+ and bicarbonate. This method relies on the addition of 2 equivalents of CO 2 to convert basic anionic hydroxyl groups to buffered bicarbonate species. For water remineralization, a calcium hydroxide solution, commonly referred to as lime water, saturated from 0.1 to 0.2% by weight, based on the total weight, is prepared from lime milk (usually at most 5% by weight). The Therefore, a saturator from which lime water is produced must be used, and a large amount of lime water is required to achieve the target level of remineralization. Another disadvantage of this method is that hydrated lime is corrosive and requires proper handling and special equipment. Furthermore, if hydrated lime is added to soft water under inadequate control, there is no buffering property of lime, which can cause an unwanted pH shift.

石灰石床ろ過法は、水流中で炭酸カルシウムを溶解する粒状石灰石の床に軟水を通過させる段階を含む。石灰石をCO酸性水に接触させることにより、次式に従い、水は石灰化される。
CaCO+CO+HO→Ca2++2HCO
Limestone bed filtration involves passing soft water through a granular limestone bed that dissolves calcium carbonate in a water stream. By contacting the limestone with CO 2 acid water, the water is calcified according to the following formula.
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O → Ca 2+ + 2HCO 3

石灰法と違い、再石灰化では、CaCOの1当量をCa2+および重炭酸イオンに変換するために、COの1当量のみが化学量論的に必要である。さらに、石灰石は、腐食性ではなく、CaCOの緩衝特性のため、大きなpHシフトは起こらない。 Unlike the lime method, remineralization requires only one equivalent of CO 2 stoichiometrically to convert one equivalent of CaCO 3 to Ca 2+ and bicarbonate ions . Furthermore, limestone is not corrosive and does not cause a large pH shift due to the buffering properties of CaCO 3 .

石灰の代わりに炭酸カルシウムを使用するさらなる一利点は、その非常に低い二酸化炭素の足跡である。1トンの炭酸カルシウムを製造するために、75kgのCOが放出され、一方、1トンの石灰の製造のために750kgのCOが放出される。したがって、石灰の代わりに炭酸カルシウムを使用すると、いくつかの環境上の利点が生じる。 One further advantage of using calcium carbonate instead of lime is its very low carbon dioxide footprint. 75 kg of CO 2 is released to produce 1 ton of calcium carbonate, while 750 kg of CO 2 is released to produce 1 ton of lime. Thus, the use of calcium carbonate instead of lime has several environmental advantages.

しかし、粒状炭酸カルシウムの溶解速度は遅く、石灰石ろ過法のために大きなフィルターが必要である。このため、これらのフィルターの足跡が大きくなり、そのような石灰石床ろ過システムのために大きなプラント表面が必要である。   However, the dissolution rate of granular calcium carbonate is slow and a large filter is required for limestone filtration. This increases the footprint of these filters and requires a large plant surface for such a limestone bed filtration system.

石灰乳または石灰のスラリーを使用する水の再石灰化のための方法は、US 7,374,694およびEP 0520826に記載されている。US 5,914,046は、パルス石灰石床を使用する、流出物放出の酸度を低減するための方法を記載している。   Methods for the remineralization of water using lime milk or a slurry of lime are described in US 7,374,694 and EP 0520826. US 5,914,046 describes a method for reducing the acidity of effluent emissions using a pulsed limestone bed.

本出願人は、供給水に微粒炭酸カルシウムスラリーおよびガス状二酸化炭素を注入することにより、脱塩水および淡水を再石灰化するための方法を記載している、未公開の欧州特許出願第10172771.7号についても知っている。   The Applicant has described an unpublished European patent application 101722771. which describes a method for remineralizing demineralized water and fresh water by injecting fine calcium carbonate slurry and gaseous carbon dioxide into the feed water. I know about No. 7.

しかし、上記で引用された従来技術の文献のすべては、再石灰化法の前に二酸化炭素を含まない、または低濃度の二酸化炭素を含む供給水の再石灰化のための方法を記載している。   However, all of the prior art documents cited above describe methods for remineralization of feed water that do not contain carbon dioxide or contain low concentrations of carbon dioxide prior to the remineralization process. Yes.

しかし、再石灰化法の前に、望まれるレベルまたは再石灰化に基づき、高濃度のまたは十分な濃度の二酸化炭素を有する供給水も存在する。高濃度のまたは十分な濃度の二酸化炭素とは、供給水のリッター当たり少なくとも20mgの量のCOを意味する。 However, there are also feed waters with a high or sufficient concentration of carbon dioxide based on the desired level or remineralization prior to the remineralization process. A high or sufficient concentration of carbon dioxide means an amount of CO 2 in an amount of at least 20 mg per liter of feed water.

そのような高濃度の二酸化炭素を有する供給水の一形式は、石灰質岩を通して、または嫌気性条件のためしみ出てきた水を源とする地下水である。   One type of feed water with such a high concentration of carbon dioxide is groundwater sourced from water that has leached through calcareous rocks or due to anaerobic conditions.

少なくとも20mg/lの濃度の二酸化炭素を有する供給水の別の形式は、例えば、下水プラントの廃水処理時に見ることができる。その理由は、廃水の一処理段階が、逆浸透の使用による廃水の脱塩からなることである。しかし、逆浸透装置の膜上のスケール形成を防ぐ、または減らすために、酸、特に硫酸が、pHを下げるために逆浸透供給水に添加される。逆浸透供給での酸の添加により、供給水中の炭酸塩種は、遊離の二酸化炭素へ変換される。その二酸化炭素は、逆浸透装置の膜により除去されず、したがって、浸透装置を離れる供給水中に存在する。しかし、給水中に存在するこの過剰な二酸化炭素は、石灰の添加前に除去されなければならない。現在、供給水中の過剰な二酸化炭素の除去は、費用、時間およびエネルギーを要する脱炭酸塔を使用することにより実施される。   Another type of feed water having a carbon dioxide concentration of at least 20 mg / l can be found, for example, during wastewater treatment of a sewage plant. The reason is that one treatment stage of wastewater consists of desalination of wastewater by using reverse osmosis. However, to prevent or reduce scale formation on the membrane of the reverse osmosis device, an acid, particularly sulfuric acid, is added to the reverse osmosis feed water to lower the pH. Addition of acid in the reverse osmosis feed converts carbonate species in the feed water to free carbon dioxide. The carbon dioxide is not removed by the membrane of the reverse osmosis device and is therefore present in the feed water leaving the osmosis device. However, this excess carbon dioxide present in the feed water must be removed before the lime addition. Currently, the removal of excess carbon dioxide in the feed water is performed by using a decarboxylation tower that is costly, time consuming and energy intensive.

米国特許第7374694号明細書US Pat. No. 7,374,694 欧州特許第0520826号明細書European Patent No. 0520826 米国特許第5914046号明細書US Patent 5914046 欧州特許出願第10172771.7号明細書European Patent Application No. 10172771.7

したがって、水の再石灰化のための既知の方法の欠点を考慮して、本発明の目的は、少なくとも20mg/lの初期濃度の二酸化炭素を有する水の再石灰化のための代替的なまたは改良型の方法であって、再石灰化水が、再石灰化の一定レベル、例えば、CaCOとして30から40mg/lのカルシウム濃度を有する、方法を提供することである。 Thus, in view of the shortcomings of known methods for water remineralization, the object of the present invention is an alternative or alternative for water remineralization with an initial concentration of carbon dioxide of at least 20 mg / l. An improved method is to provide a method wherein the remineralized water has a certain level of remineralization, for example a calcium concentration of 30 to 40 mg / l as CaCO 3 .

本発明の別の目的は、腐食性化合物を必要とせず、したがって、痂皮形成の危険を避け、耐腐食性装置の必要性を排除し、プラントで働く人々の安全環境を提供する、水の再石灰化のための方法を提供することである。環境にやさしく、時間、エネルギーおよび費用を要するプロセス工程の排除により運転費用を削減する方法を提供することも望ましいと思われる。   Another object of the present invention is that it does not require corrosive compounds, thus avoiding the risk of crust formation, eliminating the need for corrosion resistant equipment, and providing a safe environment for people working in the plant. It is to provide a method for remineralization. It would also be desirable to provide a way to reduce operating costs by eliminating environmentally friendly, time consuming, energy and costly process steps.

本発明の別の目的は、水の再石灰化のための方法であって、鉱物の量を、要求される値に調整することができる方法を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a method for remineralization of water in which the amount of mineral can be adjusted to the required value.

本発明の別の目的は、例えば、石灰法と比較して、より小さい再石灰化ユニットの使用が可能である石灰石を使用する再石灰化のための方法を提供することであり、またはより小さい体積の再石灰化化合物の使用が可能である再石灰化法を提供することである。石灰石床ろ過法よりも小さいプラント表面上で運転することができる方法を提供することも望ましいと思われる。   Another object of the present invention is to provide a method for remineralization using limestone, which is possible, for example, or smaller than the lime method, which allows the use of smaller remineralization units. It is to provide a remineralization process that allows the use of volume remineralization compounds. It would also be desirable to provide a method that can operate on a smaller plant surface than limestone bed filtration.

前述のおよび他の目的は、(a)少なくとも20mg/l、好ましくは25から100mg/lの範囲の、より好ましくは30から60mg/lの範囲の濃度の二酸化炭素を有する供給水を提供する段階、(b)微粒炭酸カルシウムを含む水性スラリーを提供する段階、および(c)再石灰化水を得るために段階a)の供給水と段階b)の水性スラリーを組み合わせる段階を含む水の再石灰化のための方法を提供することにより、解決される。   The foregoing and other objects provide: (a) providing a feed water having a concentration of carbon dioxide of at least 20 mg / l, preferably in the range of 25 to 100 mg / l, more preferably in the range of 30 to 60 mg / l. (B) providing an aqueous slurry comprising fine calcium carbonate, and (c) combining the feed water of step a) with the aqueous slurry of step b) to obtain remineralized water. This is solved by providing a method for the optimization.

本発明の別の態様によれば、水の再石灰化のための微粒炭酸カルシウムの使用が提供される。   According to another aspect of the present invention, the use of fine calcium carbonate for water remineralization is provided.

本発明の有利な実施形態は、対応する従属クレームで定義される。   Advantageous embodiments of the invention are defined in the corresponding dependent claims.

一実施形態によれば、スラリー中の炭酸カルシウムの濃度は、スラリーの総重量を基準にして、0.05から40重量%、1から25重量%、2から20重量%、好ましくは3から15重量%、最も好ましくは5から10重量%であり、またはスラリー中の炭酸カルシウムの濃度は、スラリーの総重量を基準にして、10から40重量%、15から30重量%、20から25重量%である。別の実施形態によれば、炭酸カルシウムは、0.1から100μm、0.5から50μm、1から15μm、好ましくは2から10μm、最も好ましくは3から5μmの粒径を有し、または炭酸カルシウムは、1から50μm、2から20μm、好ましくは5から15μm、最も好ましくは8から12μmの粒径を有する。さらに別の実施形態によれば、炭酸カルシウムは、微粒炭酸カルシウムの総重量を基準にして、0.02から2.5重量%、0.05から1.5重量%、または0.1から0.6重量%のHCl不溶解分を有する。さらに別の実施形態によれば、炭酸カルシウムは、粉砕炭酸カルシウム、改質炭酸カルシウム、もしくは沈降炭酸カルシウム、またはそれらの混合物である。   According to one embodiment, the concentration of calcium carbonate in the slurry is 0.05 to 40% by weight, 1 to 25% by weight, 2 to 20% by weight, preferably 3 to 15%, based on the total weight of the slurry. Wt%, most preferably 5 to 10 wt%, or the concentration of calcium carbonate in the slurry is 10 to 40 wt%, 15 to 30 wt%, 20 to 25 wt% based on the total weight of the slurry It is. According to another embodiment, the calcium carbonate has a particle size of 0.1 to 100 μm, 0.5 to 50 μm, 1 to 15 μm, preferably 2 to 10 μm, most preferably 3 to 5 μm, or calcium carbonate Has a particle size of 1 to 50 μm, 2 to 20 μm, preferably 5 to 15 μm, most preferably 8 to 12 μm. According to yet another embodiment, the calcium carbonate is 0.02 to 2.5 wt%, 0.05 to 1.5 wt%, or 0.1 to 0, based on the total weight of the fine calcium carbonate. .6% by weight of HCl insolubles. According to yet another embodiment, the calcium carbonate is ground calcium carbonate, modified calcium carbonate, or precipitated calcium carbonate, or a mixture thereof.

一実施形態によれば、スラリーは、マグネシウム、カリウムまたはナトリウムを含む鉱物、好ましくは炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムマグネシウム、例えば、ドロマイト質石灰石、石灰質ドロマイト、ドロマイトもしくは半焼成ドロマイト、焼成ドロマイトなどの酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、炭酸水素カリウム、または炭酸水素ナトリウムをさらに含む。別の実施形態によれば、スラリーは、水と炭酸カルシウムを混合することにより新たに調製する。さらに別の実施形態によれば、スラリーの調製とスラリーの注入の間の時間は、48時間未満、24時間未満、12時間未満、5時間未満、2時間未満または1時間未満である。さらに別の実施形態によれば、注入されるスラリーは、国の飲料水水質ガイドラインにより定められた微生物学的品質要件を満たす。   According to one embodiment, the slurry is a mineral comprising magnesium, potassium or sodium, preferably magnesium carbonate, calcium carbonate, for example magnesium oxide such as dolomite limestone, calcareous dolomite, dolomite or semi-calcined dolomite, calcined dolomite, It further contains magnesium sulfate, potassium bicarbonate, or sodium bicarbonate. According to another embodiment, the slurry is freshly prepared by mixing water and calcium carbonate. According to yet another embodiment, the time between slurry preparation and slurry injection is less than 48 hours, less than 24 hours, less than 12 hours, less than 5 hours, less than 2 hours or less than 1 hour. According to yet another embodiment, the injected slurry meets the microbiological quality requirements set by national drinking water quality guidelines.

一実施形態によれば、得られる再石灰化水は、15から200mg/l、好ましくは50から150mg/l、最も好ましくは100から125mg/lの炭酸カルシウムとしてのカルシウム濃度、または15から100mg/l、好ましくは20から80mg/l、および最も好ましくは40から60mg/lのカルシウム濃度を有する。   According to one embodiment, the resulting remineralized water has a calcium concentration as calcium carbonate of 15 to 200 mg / l, preferably 50 to 150 mg / l, most preferably 100 to 125 mg / l, or 15 to 100 mg / l. 1, preferably 20 to 80 mg / l, and most preferably 40 to 60 mg / l calcium concentration.

別の実施形態によれば、得られる再石灰化水は、5から25mg/l、好ましくは5から15mg/l、最も好ましくは8から12mg/lのマグネシウム濃度を有する。さらに別の実施形態によれば、再石灰化水は、5.0NTU未満、1.0NTU未満、0.5NTU未満、または0.3NTU未満の濁度値を有する。   According to another embodiment, the resulting remineralized water has a magnesium concentration of 5 to 25 mg / l, preferably 5 to 15 mg / l, most preferably 8 to 12 mg / l. According to yet another embodiment, the remineralized water has a turbidity value of less than 5.0 NTU, less than 1.0 NTU, less than 0.5 NTU, or less than 0.3 NTU.

別の好ましい実施形態によれば、再石灰化水は、−2から1、好ましくは−1.9から0.9、最も好ましくは−0.9から0のランゲリア飽和指数を有する。さらに別の実施形態によれば、再石灰化水は、5未満、好ましくは4未満、最も好ましくは3未満の汚れ指標SDI15を有する。さらに別の実施形態によれば、再石灰化水は、4未満、好ましくは2.5未満、最も好ましくは2未満の膜ファウリング指数MFI0.45を有する。 According to another preferred embodiment, the remineralized water has a Langeria saturation index of -2 to 1, preferably -1.9 to 0.9, most preferably -0.9 to 0. According to yet another embodiment, the remineralized water has a soil index SDI 15 of less than 5, preferably less than 4, and most preferably less than 3. According to yet another embodiment, the remineralized water has a membrane fouling index MFI 0.45 of less than 4, preferably less than 2.5, and most preferably less than 2.

一実施形態によれば、供給水は、脱塩海水、汽水もしくはブライン、処理廃水または天然水、例えば、地下水、表面水もしくは雨水、好ましくは脱塩海水、汽水もしくはブライン、処理廃水または地下水である。   According to one embodiment, the feed water is demineralized seawater, brackish water or brine, treated wastewater or natural water, such as groundwater, surface water or rainwater, preferably demineralized seawater, brackish water or brine, treated wastewater or groundwater. .

一実施形態によれば、再石灰化水は、供給水とブレンドされる。別の実施形態によれば、方法は、粒子除去段階をさらに含む。   According to one embodiment, the remineralized water is blended with the feed water. According to another embodiment, the method further comprises a particle removal step.

一実施形態によれば、方法は、(d)再石灰化水のパラメーター値を測定する段階であって、パラメーターが、再石灰化水のアルカリ度、総硬度、伝導率、カルシウム濃度、pH、CO濃度、総溶解性固形物、および濁度を含む群から選択される、段階、(e)測定されたパラメーター値を所定のパラメーター値と比較する段階、および(f)測定されたパラメーター値と所定のパラメーター値の差に基づく量の注入スラリーを提供する段階をさらに含む。別の実施形態によれば、所定のパラメーター値はpH値であり、pH値は5.5から9、好ましくは7から8.5である。 According to one embodiment, the method comprises (d) measuring parameter values of remineralized water, wherein the parameters are alkalinity, total hardness, conductivity, calcium concentration, pH, remineralized water, A step selected from the group comprising CO 2 concentration, total soluble solids, and turbidity, (e) comparing the measured parameter value with a predetermined parameter value, and (f) the measured parameter value And providing an amount of the infused slurry based on the difference between the predetermined parameter values. According to another embodiment, the predetermined parameter value is a pH value, which is 5.5 to 9, preferably 7 to 8.5.

一実施形態によれば、微粒炭酸カルシウムは、水の再石灰化のために使用され、ここで、再石灰化水は飲料水、スイミングプール用水などのレクリエーション用の水、プロセス用途用の工業用水、灌漑水、または帯水層もしくは井戸かん養用の水から選択される。   According to one embodiment, the fine calcium carbonate is used for remineralization of water, where the remineralized water is potable water, recreational water such as swimming pool water, industrial water for process applications. Irrigation water, or aquifer or well recharge water.

本発明で使用される「アルカリ度(TAC)」という用語は、酸を炭酸塩または重炭酸塩の当量点まで中和するための、溶液の能力の測定である。アルカリ度は、溶液中の塩基の化学量論的総量に等しく、CaCOとしてmg/lで定められる。アルカリ度は、滴定で測定することができる。 As used herein, the term “alkalinity (TAC)” is a measure of the ability of a solution to neutralize an acid to the equivalent point of carbonate or bicarbonate. The alkalinity is equal to the stoichiometric total amount of base in solution and is defined as mg / l as CaCO 3 . The alkalinity can be measured by titration.

本発明の目的のため、「カルシウム濃度」という用語は、溶液中のカルシウム総量を指し、Ca2+またはCaCOとしてmg/lで定められる。濃度は、滴定で測定することができる。 For the purposes of the present invention, the term “calcium concentration” refers to the total amount of calcium in solution and is defined as mg / l as Ca 2+ or CaCO 3 . The concentration can be measured by titration.

本発明で意味する「伝導率」は、測定される水が、どのくらい塩フリー、イオンフリー、または不純物フリーであるかのインジケーターとして使用され、水が純粋であるほど、伝導率は低い。伝導率は、伝導率計を用いて測定することができ、μS/cmで定められる。   “Conductivity” in the context of the present invention is used as an indicator of how much water being measured is salt-free, ion-free, or impurity-free, the more pure the water, the lower the conductivity. The conductivity can be measured using a conductivity meter and is determined in μS / cm.

本発明で意味する「粉砕炭酸カルシウム(GCC)」は、大理石、チョーク、石灰石またはドロマイトを含む天然資源から得られる炭酸カルシウムである。カルサイトは、炭酸塩鉱物であり、炭酸カルシウムの最も安定な多形体である。炭酸カルシウムの他の多形体は、鉱物のアラゴナイトおよびバテライトである。アラゴナイトは、380−470°Cでカルサイトに変化することになり、バテライトは、さらにより不安定である。粉砕炭酸カルシウムは、粉砕、スクリーニングおよび/または湿式および/または乾式による、例えば、サイクロンによる、細分などの処理により加工される。粉砕炭酸カルシウムが、ドロマイト質カルサイトの場合のように、マグネシウムの一定濃度を本質的に含むことができることは、当業者に知られている。   As used herein, “ground calcium carbonate (GCC)” is calcium carbonate obtained from natural resources including marble, chalk, limestone or dolomite. Calcite is a carbonate mineral and is the most stable polymorph of calcium carbonate. Other polymorphs of calcium carbonate are the minerals aragonite and vaterite. Aragonite will change to calcite at 380-470 ° C and vaterite is even more unstable. The ground calcium carbonate is processed by grinding, screening and / or wet and / or dry, for example, by cyclone treatment. It is known to those skilled in the art that ground calcium carbonate can contain essentially a certain concentration of magnesium, as is the case with dolomitic calcite.

本発明で使用される「ランゲリア飽和指数(LSI)」という用語は、スケール形成性または腐食性である水性液体の傾向を記載し、正のLSIはスケール形成の傾向を示し、負のLSIは腐食の特性を示す。したがって、釣り合ったランゲリア飽和指数、すなわち、LSI=0は、水性液体が化学的平衡にあることを意味する。LSIは、以下のように算出される。
LSI=pH−pH
ここで、pHは、水性液体の実際のpH値であり、pHは、CaCO飽和での水性液体のpH値である。pHは、以下のように見積もることができる。
pH=(9.3+A+B)−(C+D)、
ここで、Aは、水性液体中に存在する総溶解性固形物(TDS)の数値指標であり、Bは、水性液体の温度の数値指標(K)であり、Cは、水性液体のカルシウム濃度の数値指標(CaCOmg/l)であり、Dは、水性液体のアルカリ度の数値指標(CaCOmg/l)である。AからDのパラメーターは、以下の等式を使用して決定される。
A=(log10(TDS)−1)/10、
B=−13.12×log10(T+273)+34.55、
C=log10[Ca2+]−0.4、
D=log10(TAC)、
ここで、TDSは、総溶解性固形物(mg/l)であり、Tは、温度(℃)であり、[Ca2+]は、水性液体のカルシウム濃度(CaCOmg/l)であり、TACは、水性液体のアルカリ度(CaCOmg/l)である。
As used herein, the term “Langeria saturation index (LSI)” describes the tendency of an aqueous liquid to be scale-forming or corrosive, with positive LSIs indicating a tendency to scale and negative LSIs corroding. The characteristics of Therefore, a balanced Langeria saturation index, ie LSI = 0, means that the aqueous liquid is in chemical equilibrium. The LSI is calculated as follows.
LSI = pH-pH s ,
Here, pH is the actual pH value of the aqueous liquid, and pH s is the pH value of the aqueous liquid with CaCO 3 saturation. The pH s can be estimated as follows.
pH s = (9.3 + A + B)-(C + D),
Here, A is a numerical index of total soluble solids (TDS) present in the aqueous liquid, B is a numerical index (K) of the temperature of the aqueous liquid, and C is the calcium concentration of the aqueous liquid. Is a numerical index (CaCO 3 mg / l), and D is a numerical index (CaCO 3 mg / l) of the alkalinity of the aqueous liquid. The parameters A to D are determined using the following equation:
A = (log 10 (TDS) −1) / 10,
B = -13.12 × log 10 (T + 273) +34.55,
C = log 10 [Ca 2+ ] −0.4,
D = log 10 (TAC),
Where TDS is the total soluble solids (mg / l), T is the temperature (° C.), [Ca 2+ ] is the calcium concentration of the aqueous liquid (CaCO 3 mg / l), TAC is the alkalinity (CaCO 3 mg / l) of an aqueous liquid.

本発明で使用される「汚れ指標(SDI)」という用語は、水中の粒子状物質の量を指し、逆浸透またはナノろ過システムの汚れ傾向と相関関係にある。SDIは、例えば、水が、208.6kPaの一定印加水圧で通過するときの0.45μmメンブランフィルターの閉塞の速度から算出することができる。SDI15値は、水が208.6kPaの一定印加水圧で15分間通過するときの0.45μmメンブランフィルターの閉塞の速度から算出される。通常、渦巻き逆浸透システムは、5未満のSDIを必要とすることになり、中空糸逆浸透システムは、3未満のSDIを必要とすることになる。 As used herein, the term “soil index (SDI)” refers to the amount of particulate matter in the water and correlates with the soil tendency of reverse osmosis or nanofiltration systems. The SDI can be calculated from, for example, the speed of blockage of the 0.45 μm membrane filter when water passes at a constant applied water pressure of 208.6 kPa. The SDI 15 value is calculated from the rate of occlusion of the 0.45 μm membrane filter when water passes for 15 minutes at a constant applied water pressure of 208.6 kPa. Typically, a spiral reverse osmosis system will require less than 5 SDIs and a hollow fiber reverse osmosis system will require less than 3 SDIs.

本発明で使用される「修正ファウリング指数(Modified Fouling Index)(MFI)」という用語は、懸濁物質の濃度を指し、逆浸透またはナノろ過膜を汚す水の傾向を予測するためのSDIよりも正確な指標である。MFIを決定するために使用することができる方法は、体積が15分間のろ過期間にわたり30秒間ごとに記録されることを除いて、SDIの場合と同じであってもよい。MFIは、t/Vが、Vに対してプロットされる場合、図を使用して曲線の直線部分の傾きから得ることができる(tは、体積V(リットル)を集める時間(秒)である。)。<1のMFI値は、<約3のSDI値に対応し、コロイドおよび粒子汚損を制御するのに十分低いと考えることができる。   As used in the present invention, the term “Modified Fouling Index (MFI)” refers to the concentration of suspended matter, rather than SDI for predicting the tendency of water to reverse osmosis or nanofiltration membranes. Is also an accurate indicator. The method that can be used to determine the MFI may be the same as for SDI, except that the volume is recorded every 30 seconds over a 15 minute filtration period. The MFI can be obtained from the slope of the linear part of the curve using the figure if t / V is plotted against V (t is the time (in seconds) to collect the volume V (liter). .) An MFI value of <1 corresponds to an SDI value of <about 3, and can be considered low enough to control colloid and particle fouling.

限外ろ過(UF)膜がMFI測定に使用される場合、指標は、0.45μmメンブランフィレターが使用されるMFI0.45と対照的に、MFI−UFと呼ばれる。 When an ultrafiltration (UF) membrane is used for MFI measurements, the indicator is called MFI-UF, as opposed to MFI 0.45 where 0.45 μm membrane filler is used.

本発明の目的のため、「微粒」という用語は、マイクロメーターの範囲、例えば、粒径0.1から100μmの粒径を指す。微粒子は、摩擦、例えば、湿式または乾式の両方の条件下での製粉または粉砕に基づく技法により得ることができる。しかし、任意の他の適切な方法により、例えば、沈殿、超臨界溶液の急速膨張、噴霧乾燥、天然に存在する砂または泥の分類または細分、水のろ過、ゾルゲル法、噴霧反応合成、火炎合成、または液泡合成により、微粒子を製造することも可能である。   For the purposes of the present invention, the term “fine particles” refers to a particle size in the micrometer range, for example a particle size of 0.1 to 100 μm. The microparticles can be obtained by techniques based on friction, for example milling or grinding under both wet or dry conditions. However, by any other suitable method, such as precipitation, rapid expansion of supercritical solutions, spray drying, classification or subdivision of naturally occurring sand or mud, water filtration, sol-gel method, spray reaction synthesis, flame synthesis Alternatively, fine particles can be produced by liquid bubble synthesis.

本文献を通して、炭酸カルシウム製品の「粒径」は、その粒径の分布により記述される。値dは、dより小さい直径を有する粒子がx重量%である直径を表す。これは、d20値は、すべての粒子の20重量%がその値より小さい粒径であり、d75値は、すべての粒子の75重量%がその値より小さい粒径であることを意味する。したがって、d50値は、重量メジアン粒径、すなわち、すべての粒状体の50重量%が、この粒径より大きいか小さい。本発明の目的のために、粒径は、別段の指定がない限り、重量メジアン粒径d50として定められる。0.5μmより大きいd50を有する粒子について重量メジアン粒径d50値を決定するために、米国の会社MicromeriticsのSedigraph5100装置を使用することができる。 Throughout this document, the “particle size” of a calcium carbonate product is described by its particle size distribution. The value d x represents the diameter at which particles having a diameter smaller than d x are x wt%. This means that a d 20 value is a particle size where 20% by weight of all particles are smaller than that value, and a d 75 value is a particle size where 75% by weight of all particles are smaller than that value. . Thus, d 50 value, the weight median particle size, i.e., 50 wt% of all particulate material, larger or smaller than this particle size. For the purposes of the present invention, the particle size is defined as the weight median particle size d 50 , unless otherwise specified. To determine the weight median particle size d 50 value for particles having a d 50 greater than 0.5 μm, the US company Micromeritics's Sedigraph 5100 device can be used.

本発明で意味する「沈降炭酸カルシウム(PCC)」は、水性環境中で二酸化炭素と石灰の反応後の沈殿により、または水中でカルシウムと炭酸源の沈殿により、またはカルシウムと炭酸イオン、例えばCaClとNaCOの溶液からの沈殿により、一般に得られる合成物質である。沈降炭酸カルシウムは、3つの主な結晶形:カルサイト、アラゴナイトおよびバテライトで存在し、これらの結晶形のそれぞれに対して多くの異なる多形体(晶癖)がある。カルサイトは、スケルノヘドラル(S−PCC)、りょう面体晶(R−PCC)、六方角柱、卓面体晶、コロイド状(C−PCC)、立方晶、角柱(P−PCC)などの典型的な晶癖を有する三方晶構造を有する。アラゴナイトは、双晶六方角柱結晶の典型的な晶癖、ならびに細長い角柱、湾曲刃状、急勾配の錐体、チゼル形結晶、分岐木、およびサンゴまたはみみず状形の種々の分類を有する斜方晶構造である。 As used herein, “precipitated calcium carbonate (PCC)” means by precipitation after reaction of carbon dioxide and lime in an aqueous environment, or by precipitation of calcium and a carbonate source in water, or calcium and carbonate ions, such as CaCl 2. It is a synthetic material generally obtained by precipitation from a solution of Na 2 CO 3 . Precipitated calcium carbonate exists in three main crystal forms: calcite, aragonite and vaterite, and there are many different polymorphs (crystal habits) for each of these crystal forms. Calcite is a typical crystal such as Skelno-Hedral (S-PCC), rhombohedral crystal (R-PCC), hexagonal prism, table crystal, colloidal (C-PCC), cubic crystal, prism (P-PCC), etc. It has a trigonal structure with a habit. Aragonite is a typical crystal habit of twin hexagonal prism crystals, as well as slanted prisms, curved blades, steep cones, chisel crystals, branched trees, and obliques with various classifications of coral or worm-like shapes Crystal structure.

本発明で意味する「改質炭酸カルシウム」は、表面が反応した天然炭酸カルシウムであり、これは、天然炭酸カルシウムと、25℃でのpKが2.5以下であるもう1種の酸ならびにその場で形成される気体状COおよび/または外部供給に由来する気体状COとを、場合によって少なくとも1種のケイ酸アルミニウムおよび/もしくは少なくとも1種の合成シリカおよび/もしくは少なくとも1種のケイ酸カルシウムおよび/もしくは少なくとも1種の一価塩のケイ酸塩、例えば、ケイ酸ナトリウムおよび/もしくはケイ酸カリウムおよび/もしくはケイ酸リチウム、ならびに/またはおよび/または少なくとも1種の水酸化アルミニウムおよび/もしくは少なくとも1種のケイ酸ナトリウムおよび/もしくはケイ酸カリウムの存在下で反応させる方法によって得られる。表面が反応した天然炭酸カルシウムの調製に関する別の詳細は、WO 00/39222およびUS 2004/0020410 A1に開示されており、これらの参照の内容は本明細書に添えて本特許出願に含まれている。 Means in the present invention "modified calcium carbonate" is a natural calcium carbonate whose surface is reacted, this is a natural calcium carbonate, and other one acid pK a is 2.5 or less at 25 ° C. Gaseous CO 2 formed in situ and / or gaseous CO 2 derived from an external supply, optionally with at least one aluminum silicate and / or at least one synthetic silica and / or at least one Calcium silicate and / or at least one monovalent salt silicate, such as sodium silicate and / or potassium silicate and / or lithium silicate, and / or at least one aluminum hydroxide and The presence of at least one sodium silicate and / or potassium silicate; Obtainable by a method of reacting under. Additional details regarding the preparation of surface-reacted natural calcium carbonate are disclosed in WO 00/39222 and US 2004/0020410 A1, the contents of these references being included in this patent application with this specification. Yes.

本発明で使用される「再石灰化」という用語は、鉱物を全く含まないまたはおいしい水を得るのに十分な量で鉱物を含まない水中での鉱物の回復を指す。再石灰化は、少なくとも炭酸カルシウムを、処理されるべき水に添加することにより達成することができる。場合によって、例えば、健康関連の有利さのため、またはいくつかの主要なミネラルおよび微量元素の適切な取り込みを確保するために、再石灰化プロセスにおいて別の物質が、炭酸カルシウムに混合され、次いで水に添加され得る。人の健康および飲料水水質に関する国のガイドラインによれば、再石灰化製品は、マグネシウム、カリウムまたはナトリウムを含む追加の鉱物、例えば、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウムまたは主要な微量元素を含む他の鉱物を含み得る。   As used herein, the term “remineralization” refers to the recovery of minerals in water that is free of minerals in an amount sufficient to obtain no minerals or delicious water. Remineralization can be achieved by adding at least calcium carbonate to the water to be treated. In some cases, for example, for health-related benefits or to ensure proper uptake of some major minerals and trace elements, another substance is mixed into the calcium carbonate in the remineralization process and then Can be added to water. According to national guidelines on human health and drinking water quality, remineralized products may contain additional minerals containing magnesium, potassium or sodium, such as magnesium carbonate, magnesium sulfate, potassium bicarbonate, sodium bicarbonate or major Other minerals including trace elements can be included.

本発明の目的のため、「スラリー」は、不溶固体および水、場合によって別の添加剤を含み、通常、大量の固体を含み、したがって、それから形成される液体よりも、粘性が高く、一般に高密度である。   For purposes of the present invention, a “slurry” includes insoluble solids and water, optionally with other additives, and usually contains a large amount of solids and is therefore more viscous and generally higher than the liquid formed therefrom. Density.

本発明で使用される「総溶解性固形物(TDS)」という用語は、分子、イオンまたは微粒状(コロイド状ゾル)懸濁の形態で液中に含まれるすべての無機および有機物質の組み合わせた量の測定である。一般に、操作定義は、固体が、2マイクロメーターのサイズの篩を通過するのに十分小さくなければならないということである。総溶解性固形物は、導電率計を用いて見積もることができ、mg/lで定められる。   As used herein, the term “total soluble solids (TDS)” is a combination of all inorganic and organic substances contained in a liquid in the form of molecular, ionic or particulate (colloidal sol) suspensions. It is a measure of quantity. In general, the operational definition is that the solid must be small enough to pass through a 2 micrometer sized sieve. Total soluble solids can be estimated using a conductivity meter and is defined in mg / l.

本発明で意味する「濁度」は、一般に肉眼には見えない個々の粒子(懸濁物質)により引き起こされる流体の白濁または混濁を記述する。濁度の測定は、水質の重要な試験であり、比濁計を用いて実施することができる。本発明で使用される、較正された比濁計からの濁度の単位は、比濁法濁度単位(NTU)として定められる。   As used herein, “turbidity” describes the turbidity or turbidity of a fluid caused by individual particles (suspended material) that are generally invisible to the naked eye. Turbidity measurement is an important test of water quality and can be performed using a nephelometer. The unit of turbidity from a calibrated nephelometer used in the present invention is defined as a turbidimetric turbidity unit (NTU).

水の再石灰化のための本発明の方法は、(a)少なくとも20mg/l、好ましくは25から100mg/lの範囲の、より好ましくは30から60mg/lの範囲の濃度の二酸化炭素を有する供給水を提供する段階、(b)微粒炭酸カルシウムを含む水性スラリーを提供する段階、および(c)再石灰化水を得るために段階(a)の供給水と段階(b)の水性スラリーを組み合わせる段階を含む。   The method of the invention for water remineralization has (a) carbon dioxide at a concentration of at least 20 mg / l, preferably in the range of 25 to 100 mg / l, more preferably in the range of 30 to 60 mg / l. Providing the feed water; (b) providing an aqueous slurry comprising fine calcium carbonate; and (c) providing the feed water of step (a) and the aqueous slurry of step (b) to obtain remineralized water. Including the step of combining.

本発明の方法で使用されるべき供給水は、種々の水源から得ることができる。本発明の方法により好ましく処理される供給水は、脱塩海水、汽水もしくはブライン、処理廃水または地下水、表面水や雨水などの天然水、より好ましくは脱塩海水、汽水もしくはブライン、処理廃水または地下水である。   The feed water to be used in the process of the present invention can be obtained from various water sources. The feed water preferably treated by the method of the present invention is desalinated seawater, brackish water or brine, treated wastewater or groundwater, natural water such as surface water or rainwater, more preferably desalted seawater, brackish water or brine, treated wastewater or groundwater. It is.

本発明の一実施形態によれば、供給水は、前処理することができる。前処理は、例えば、供給水が、表面水、地下水または雨水から得られる場合に必要であり得る。例えば、飲料水水質ガイドラインを達成する目的で、水は、有機物や望ましくない鉱物などの汚染物質を除去するために、化学的または物理的技法の使用により処理される必要がある。例えば、オゾン化を、第一の前処理段階として、次いで、凝固、凝集、またはデカンテーションを第二の前処理段階として使用することができる。例えば、FeClSOやFeClなどの鉄(III)塩またはAlCl、Al(SOやポリアルミニウムなどのアルミニウム塩は、凝集剤として使用することができる。凝集物質は、例えば、サンドフィルターまたは多層フィルターにより供給水から除去することができる。供給水を前処理するために使用することができる別の水精製法が、例えば、EP1975310、EP1982759、EP1974807、またはEP1974806に記載されている。 According to one embodiment of the present invention, the feed water can be pretreated. Pretreatment may be necessary, for example, when the feed water is obtained from surface water, ground water or rain water. For example, in order to achieve drinking water quality guidelines, water needs to be treated through the use of chemical or physical techniques to remove contaminants such as organic matter and undesirable minerals. For example, ozonation can be used as the first pretreatment stage, followed by coagulation, agglomeration, or decantation as the second pretreatment stage. For example, iron (III) salts such as FeClSO 4 and FeCl 3 or aluminum salts such as AlCl 3 , Al 2 (SO 4 ) 3 and polyaluminum can be used as the flocculant. Agglomerated material can be removed from the feed water by, for example, a sand filter or a multilayer filter. Other water purification methods that can be used to pretreat the feed water are described, for example, in EP 1975310, EP 1982759, EP 1974807, or EP 1974806.

本発明の別の例示的実施形態によれば、海水または汽水は、外洋の取り込み、または井戸などの表面近傍水の取り込みにより、最初に海からくみ上げられ、次いで、スクリーン、沈降または砂除去法などの物理的前処理が行われる。求められる水質に依存して、凝固および凝集などのさらなる処理段階が、膜上の潜在的な汚損を減らすために必要であり得る。次いで、前処理海水または汽水は、例えば、多段階フラッシュ、多重効用蒸留を使用して蒸留することができ、または限外ろ過や逆浸透などの膜ろ過を使用して、残存の微粒子および溶解物質を除去することができる。   According to another exemplary embodiment of the present invention, seawater or brackish water is first pumped from the sea by uptake of the ocean or near surface water, such as a well, and then screened, settled or removed sand, etc. Physical pre-processing is performed. Depending on the water quality required, further processing steps such as coagulation and agglomeration may be necessary to reduce potential fouling on the membrane. The pretreated seawater or brackish water can then be distilled using, for example, multistage flash, multi-effect distillation, or using membrane filtration such as ultrafiltration or reverse osmosis, to leave residual particulates and dissolved material Can be removed.

供給水の再石灰化は、少なくとも20mg/l、好ましくは25から100mg/lの範囲、より好ましくは30から60mg/lの範囲の濃度の二酸化炭素を有する供給水を、微粒炭酸カルシウムを含む水性スラリーと組み合わせることにより引き起こされる。供給水と水性スラリーとの組み合わせは、当業者に既知の一般的方法、例えば、微粒炭酸カルシウムを含む水性スラリーを供給水に注入することにより、実施することができる。   The remineralization of the feed water is an aqueous solution comprising fine calcium carbonate with feed water having a concentration of carbon dioxide of at least 20 mg / l, preferably in the range of 25 to 100 mg / l, more preferably in the range of 30 to 60 mg / l. Caused by combining with slurry. The combination of the feed water and the aqueous slurry can be performed by a general method known to those skilled in the art, for example, by injecting an aqueous slurry containing fine calcium carbonate into the feed water.

供給水と組み合わされる水性スラリーは、微粒炭酸カルシウムを含む。一実施形態によれば、スラリー中の炭酸カルシウム濃度は、スラリーの総重量を基準にして、0.05から40重量%、1から25重量%、2から20重量%、3から15重量%、または5から10重量%である。別の実施形態によれば、スラリー中の炭酸カルシウム濃度は、スラリーの総重量を基準にして、10から40重量%、15から30重量%、または20から25重量%である。   The aqueous slurry combined with the feed water contains fine calcium carbonate. According to one embodiment, the concentration of calcium carbonate in the slurry is 0.05 to 40% by weight, 1 to 25% by weight, 2 to 20% by weight, 3 to 15% by weight, based on the total weight of the slurry. Or 5 to 10% by weight. According to another embodiment, the concentration of calcium carbonate in the slurry is 10 to 40 wt%, 15 to 30 wt%, or 20 to 25 wt%, based on the total weight of the slurry.

微粒炭酸カルシウムは、マイクロメーター範囲の粒径を有する。一実施形態によれば、微粒カルシウムは、0.1から100μm、0.5から50μm、1から15μm、2から10μmもしくは3から5μmの粒径を有し、または炭酸カルシウムは、1から50μm、2から20μm、好ましくは5から15μm、最も好ましくは8から12μmの粒径を有する。   Fine calcium carbonate has a particle size in the micrometer range. According to one embodiment, the fine calcium has a particle size of 0.1 to 100 μm, 0.5 to 50 μm, 1 to 15 μm, 2 to 10 μm or 3 to 5 μm, or the calcium carbonate is 1 to 50 μm, It has a particle size of 2 to 20 μm, preferably 5 to 15 μm, most preferably 8 to 12 μm.

適切な炭酸カルシウムの例は、粉砕炭酸カルシウム、改質炭酸カルシウムもしくは沈降炭酸カルシウム、またはそれらの混合物である。天然の粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、例えば、大理石、石灰石、チョーク、および/またはドロマイトの1種以上を特徴とし得る。沈降炭酸カルシウム(PCC)は、例えば、アラゴナイト型の、バテライト型のおよび/またはカルサイト型の鉱物学的結晶形の1種以上を特徴とし得る。アラゴナイトは、一般に針状形であり、一方バテライトは、六方晶結晶系に属する。カルサイトは、スケルノヘドラル(scalenohedral)、角柱、球形、およびりょう面体形を形成することができる。改質炭酸カルシウムは、表面および/または内部構造の改質を伴い、天然の粉砕または沈降炭酸カルシウムを特徴付けることができ、例えば、炭酸カルシウムは、例えば、脂肪族カルボン酸やシロキサンなどの疎水性表面処理剤で処理または被覆することができる。炭酸カルシウムは、例えば、ポリアクリレートまたはポリダドマック(polydadmac)を用いて、カチオンまたはアニオンになるために、処理または被覆することができる。   Examples of suitable calcium carbonate are ground calcium carbonate, modified calcium carbonate or precipitated calcium carbonate, or mixtures thereof. Natural ground calcium carbonate (GCC) may be characterized by, for example, one or more of marble, limestone, chalk, and / or dolomite. Precipitated calcium carbonate (PCC) may be characterized by one or more of aragonite-type, vaterite-type and / or calcite-type mineralogical crystal forms. Aragonite is generally acicular, while vaterite belongs to the hexagonal crystal system. Calcite can form skelnohedral, prismatic, spherical, and rhombohedral shapes. Modified calcium carbonate, with modification of the surface and / or internal structure, can characterize natural ground or precipitated calcium carbonate, for example, calcium carbonate is a hydrophobic surface such as, for example, aliphatic carboxylic acids or siloxanes It can be treated or coated with a treating agent. Calcium carbonate can be treated or coated to become a cation or anion using, for example, polyacrylate or polydadmac.

本発明の一実施形態によれば、微粒炭酸カルシウムは、粉砕炭酸カルシウム(GCC)である。好ましい実施形態によれば、微粒炭酸カルシウムは、3から5μm、または8から12μmの粒径を有する粉砕炭酸カルシウムである。   According to one embodiment of the invention, the fine calcium carbonate is ground calcium carbonate (GCC). According to a preferred embodiment, the fine calcium carbonate is ground calcium carbonate having a particle size of 3 to 5 μm, or 8 to 12 μm.

本発明の別の実施形態によれば、微粒炭酸カルシウムは、微粒炭酸カルシウムの総重量を基準にして、0.02から2.5重量%、0.05から1.5重量%、または0.1から0.6重量%のHCl不溶解分を含む。好ましくは、微粒炭酸カルシウムのHCl不溶解分は、微粒炭酸カルシウムの総重量を基準にして、0.6重量%を超えない。HCl不溶解分は、例えば、石英、ケイ酸塩やマイカなどの鉱物でもよい。   According to another embodiment of the present invention, the fine calcium carbonate is 0.02 to 2.5 wt%, 0.05 to 1.5 wt%, or 0.005%, based on the total weight of the fine calcium carbonate. Contains 1 to 0.6 wt% HCl insolubles. Preferably, the HCl insoluble content of the fine calcium carbonate does not exceed 0.6% by weight, based on the total weight of the fine calcium carbonate. The HCl insoluble matter may be a mineral such as quartz, silicate or mica.

微粒炭酸カルシウムに加え、スラリーは、微粒鉱物をさらに含むことができる。一実施形態によれば、スラリーは、微粒炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムマグネシウム、例えば、ドロマイト質石灰石、石灰質ドロマイト、ドロマイトもしくは半焼成ドロマイト;焼成ドロマイトなどの酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウムまたは主要な微量元素を含む他の鉱物を含むことができる。   In addition to the fine calcium carbonate, the slurry can further comprise fine minerals. According to one embodiment, the slurry comprises finely divided magnesium carbonate, calcium carbonate, such as dolomite limestone, calcareous dolomite, dolomite or semi-calcined dolomite; magnesium oxide such as calcined dolomite, magnesium sulfate, potassium bicarbonate, sodium bicarbonate Or other minerals containing major trace elements can be included.

本発明の一実施形態によれば、スラリーは、水と微粒炭酸カルシウムを混合することにより新たに調製される。予め混ぜてあるスラリーは、再石灰化水中の不要な化合物である可能性がある、安定剤や殺生物剤などの別の薬剤の添加を要し得るので、スラリーの現場での調製は、好ましい場合がある。本発明の好ましい一実施形態によれば、スラリーの調製とスラリーの注入の間の時間は、スラリー中のバクテリアの成長を防ぐのに十分短い。一例示的実施形態によれば、スラリーの調製とスラリーの注入の間の時間は、48時間未満、24時間未満、12時間未満、5時間未満、2時間未満または1時間未満である。本発明の別の実施形態によれば、注入スラリーは、国の飲料水水質ガイドラインにより定められた微生物学的品質要件を満たす。   According to one embodiment of the present invention, the slurry is freshly prepared by mixing water and fine calcium carbonate. In-situ preparation of the slurry is preferred because the premixed slurry may require the addition of another agent, such as a stabilizer or biocide, which may be an unwanted compound in the remineralized water. There is a case. According to one preferred embodiment of the present invention, the time between slurry preparation and slurry injection is short enough to prevent bacterial growth in the slurry. According to one exemplary embodiment, the time between slurry preparation and slurry injection is less than 48 hours, less than 24 hours, less than 12 hours, less than 5 hours, less than 2 hours or less than 1 hour. According to another embodiment of the present invention, the infused slurry meets the microbiological quality requirements set by national drinking water quality guidelines.

スラリーは、例えば、希薄なスラリーに対しては、機械式撹拌機などのミキサーを使用し、またはより高濃度のスラリーに対しては特別な粉末液体混合装置を使用して、調製することができる。調製されるスラリーの濃度に依存して、混合時間は0.5から30分間、1から20分間、2から10分間、または3から5分間であってもよい。本発明の一実施形態によれば、スラリーは、混合機を使用して調製され、ここで、混合機は、スラリーを同時に混合および投与することができる。   The slurry can be prepared, for example, using a mixer such as a mechanical stirrer for dilute slurries, or using a special powder liquid mixing device for higher concentration slurries. . Depending on the concentration of the slurry to be prepared, the mixing time may be 0.5 to 30 minutes, 1 to 20 minutes, 2 to 10 minutes, or 3 to 5 minutes. According to one embodiment of the present invention, the slurry is prepared using a mixer, where the mixer can simultaneously mix and dispense the slurry.

スラリーを調製するために使用する水は、例えば、蒸留水、供給水または工業用水とすることができる。   The water used to prepare the slurry can be, for example, distilled water, feed water or industrial water.

一実施形態によれば、微粒炭酸カルシウムを含むスラリーは、供給水の流れに直接注入される。例えば、スラリーは、スラリーの貯蔵容器と通じるポンプによる制御速度で、供給水の流れに注入することができる。好ましくは、スラリーは、スラリー濃度に依存して、供給水の1立方メートル当たり1から10リットルの速度で、供給水の流れに注入することができる。別の実施形態によれば、微粒炭酸カルシウムを含むスラリーは、例えば、機械式撹拌機などのミキサーを使用して、反応室中の供給水と混合される。さらに別の実施形態によれば、スラリーは、供給水の全体の流れを受けるタンクに注入される。   According to one embodiment, a slurry containing fine calcium carbonate is injected directly into the feed water stream. For example, the slurry can be injected into the feed water stream at a controlled rate by a pump in communication with the slurry storage vessel. Preferably, the slurry can be injected into the feed water stream at a rate of 1 to 10 liters per cubic meter of feed water, depending on the slurry concentration. According to another embodiment, the slurry comprising fine calcium carbonate is mixed with the feed water in the reaction chamber using, for example, a mixer such as a mechanical stirrer. According to yet another embodiment, the slurry is injected into a tank that receives the entire flow of feed water.

本発明の一実施形態によれば、供給水の一部のみが、スラリーを注入することにより再石灰化され、次いで、再石灰化水は、未処理供給水とブレンドされる。場合によって、供給水の一部のみが、最終目標値と比較して高い炭酸カルシウム濃度に再石灰化され、次いで、再石灰化水は、未処理供給水とブレンドされる。   According to one embodiment of the present invention, only a portion of the feed water is remineralized by pouring the slurry, and then the remineralized water is blended with the untreated feed water. In some cases, only a portion of the feed water is remineralized to a high calcium carbonate concentration compared to the final target value, and then the remineralized water is blended with the untreated feed water.

別の実施形態によれば、処理水または処理水の一部は、再石灰化水の濁度レベルをさらに減らすため、例えば、限外ろ過により、ろ過される。   According to another embodiment, the treated water or a portion of the treated water is filtered, for example by ultrafiltration, to further reduce the turbidity level of the remineralized water.

本発明の一実施形態によれば、スラリーは、炭酸カルシウムの完全な溶解が達成されるような量で注入される。   According to one embodiment of the invention, the slurry is injected in an amount such that complete dissolution of the calcium carbonate is achieved.

供給水に注入される炭酸カルシウムの量は、望まれる品質の水を生じるような方法で選択される。例えば、再石灰化水の品質は、ランゲリア飽和指数(LSI)により評価することができる。一実施形態によれば、再石灰化水は、−2から1、好ましくは−1.9から0.9、最も好ましくは−0.9から0のランゲリア飽和指数を有する。別の実施形態によれば、再石灰化水は、5未満、好ましくは4未満、最も好ましくは3未満の汚れ指標SDI15を有する。さらに別の実施形態によれば、再石灰化水は、4未満、好ましくは2.5未満、最も好ましくは2未満の膜ファウリング指数MFI0.45を有する。評価は、例えば、処理供給水のpHを連続的に測定することにより実施できる。再石灰化システムに依存して、処理pHのpHは、例えば、処理水の流れ中で、反応室(ここで、スラリーと供給水が混合される。)中で、または再石灰化水用の貯蔵タンク中で測定することができる。本発明の一実施形態によれば、pHは、再石灰化段階から30分後、20分後、10分後、5分後または2分後に測定される。pH値の測定は、室温、すなわち、約20℃で実施することができる。 The amount of calcium carbonate injected into the feed water is selected in such a way as to produce the desired quality of water. For example, the quality of remineralized water can be evaluated by the Langeria saturation index (LSI). According to one embodiment, the remineralized water has a Langeria saturation index of -2 to 1, preferably -1.9 to 0.9, most preferably -0.9 to 0. According to another embodiment, the remineralized water has a soil index SDI 15 of less than 5, preferably less than 4, most preferably less than 3. According to yet another embodiment, the remineralized water has a membrane fouling index MFI 0.45 of less than 4, preferably less than 2.5, and most preferably less than 2. The evaluation can be performed, for example, by continuously measuring the pH of the treated feed water. Depending on the remineralization system, the pH of the treatment pH is, for example, in the treatment water stream, in the reaction chamber (where the slurry and feed water are mixed) or for remineralization water. It can be measured in a storage tank. According to one embodiment of the invention, the pH is measured 30 minutes, 20 minutes, 10 minutes, 5 minutes or 2 minutes after the remineralization stage. The measurement of the pH value can be carried out at room temperature, ie about 20 ° C.

本発明の一例示的実施形態によれば、注入スラリーの量は、処理供給水のpH値を検出することにより制御される。一方、またはさらに、注入スラリーの量は、アルカリ度、総硬度、伝導率、CO濃度、pH、カルシウム濃度、総溶解性固形物や濁度などのパラメーターを検出することにより制御される。一実施形態によれば、本発明の方法は、(d)再石灰化水のパラメーター値を測定し、ここで、パラメーターが、再石灰化水のアルカリ度、総硬度、伝導率、カルシウム濃度、pH、CO濃度、総溶解性固形物、または濁度を含む群から選択される段階、(e)測定されたパラメーター値を所定のパラメーター値と比較する段階、および(f)測定されたパラメーター値と所定のパラメーター値の差に基づく量の注入スラリーを提供する段階をさらに含む。 According to one exemplary embodiment of the present invention, the amount of infused slurry is controlled by detecting the pH value of the treated feed water. On the other hand, the amount of infused slurry is controlled by detecting parameters such as alkalinity, total hardness, conductivity, CO 2 concentration, pH, calcium concentration, total soluble solids and turbidity. According to one embodiment, the method of the present invention measures (d) a parameter value of remineralized water, wherein the parameters are alkalinity, total hardness, conductivity, calcium concentration, a step selected from the group comprising pH, CO 2 concentration, total soluble solids, or turbidity, (e) comparing the measured parameter value with a predetermined parameter value, and (f) the measured parameter The method further includes providing an injection slurry in an amount based on the difference between the value and the predetermined parameter value.

一実施形態によれば、所定のパラメーター値は、pH値であり、ここで、pH値は、5.5から9、好ましくは7から8.5である。   According to one embodiment, the predetermined parameter value is a pH value, where the pH value is 5.5 to 9, preferably 7 to 8.5.

本発明の方法を実施するために使用可能な装置のスキームを示す図である。供給水は、タンク(1)からパイプライン(2)に流れる。注入口(4)は、パイプライン(2)の川下に位置し、そこを通って微粒炭酸カルシウムを含むスラリーは、スラリー用の貯蔵タンク(6)から供給水の流れに注入される。スラリーは、パイプ(10)を経由してタンク(1)から得られる水と貯蔵容器(12)から得られる微粒炭酸カルシウムを適切なミキサー(8)を使用して混合することにより、現場で調製される。再石灰化水のpHは、サンプルポイント(14)上のスラリー注入口(10)の川下で測定することができる。一実施形態によれば、供給水の流速は、一日当たり20000および500000mである。FIG. 2 shows a scheme of an apparatus that can be used to carry out the method of the present invention. Feed water flows from the tank (1) to the pipeline (2). The inlet (4) is located downstream of the pipeline (2), through which slurry containing fine calcium carbonate is injected into the feed water stream from the slurry storage tank (6). The slurry is prepared in situ by mixing the water obtained from the tank (1) via the pipe (10) and the fine calcium carbonate obtained from the storage container (12) using a suitable mixer (8). Is done. The pH of the remineralized water can be measured downstream of the slurry inlet (10) on the sample point (14). According to one embodiment, the feedwater flow rates are 20000 and 500000 m 3 per day.

本発明の方法は、飲料水、スイミングプール用水などのレクリエーション用の水、プロセス用途用の工業用水、灌漑水、または帯水層もしくは井戸かん養用の水を製造するために使用することができる。   The method of the present invention can be used to produce drinking water, recreational water such as swimming pool water, industrial water for process applications, irrigation water, or aquifer or well recharge water.

一実施形態によれば、再石灰化水中の二酸化炭素および炭酸カルシウム濃度は、国のガイドラインで定められている飲料水水質の要求値を満たす。一実施形態によれば、本発明の方法により得られる再石灰化水は、CaCOとして15から200mg/l、好ましくはCaCOとして50から150mg/l、最も好ましくはCaCOとして100から125mg/l、または15から100mg/l、好ましくは20から80mg/l、最も好ましくは40から60mg/lのカルシウム濃度を有する。スラリーが、炭酸マグネシウムや硫酸マグネシウムなどのマグネシウム塩をさらに含む場合は、本発明の方法により得られる再石灰化水は、5から25mg/l、好ましくは5から15mg/l、最も好ましくは8から12mg/lのマグネシウム濃度を有することができる。 According to one embodiment, the carbon dioxide and calcium carbonate concentrations in the remineralized water meet the drinking water quality requirements set by national guidelines. According to one embodiment, remineralization Kamizu obtained by the method of the present invention, 15 to 200 mg / l as CaCO 3, preferably 150 mg / l from 50 as CaCO 3, and most preferably from 100 as CaCO 3 125 mg / or a calcium concentration of 15 to 100 mg / l, preferably 20 to 80 mg / l, most preferably 40 to 60 mg / l. If the slurry further comprises a magnesium salt such as magnesium carbonate or magnesium sulfate, the remineralized water obtained by the method of the present invention is from 5 to 25 mg / l, preferably from 5 to 15 mg / l, most preferably from 8 It can have a magnesium concentration of 12 mg / l.

本発明の一実施形態によれば、再石灰化水は、5.0NTU未満、1.0NTU未満、0.5NTU未満、または0.3NTU未満の濁度を有する。   According to one embodiment of the invention, the remineralized water has a turbidity of less than 5.0 NTU, less than 1.0 NTU, less than 0.5 NTU, or less than 0.3 NTU.

本発明の一例示的実施形態によれば、再石灰化水は、−0.9から+0.0のLSI、15から200mg/lのカルシウム濃度、5から25mg/lのマグネシウム濃度、CaCO3として20と100mg/lの間のアルカリ度、7と8.5の間のpH、および1.0NTU未満の濁度を有する。   According to one exemplary embodiment of the present invention, the remineralized water has an LSI of −0.9 to +0.0, a calcium concentration of 15 to 200 mg / l, a magnesium concentration of 5 to 25 mg / l, 20 as CaCO 3. And an alkalinity between 100 mg / l, a pH between 7 and 8.5, and a turbidity of less than 1.0 NTU.

本発明の一実施形態によれば、粒子除去の段階は、例えば、再石灰化水の濁度レベルを減らすために、再石灰化後に実施される。例えば、供給水または供給水の一部の濁度レベルを減らすために、スラリーの注入前に、粒子除去段階を実施することも可能である。一実施形態によれば、沈降段階が、実施される。例えば、供給水および/または再石灰化水は、水の濁度レベルをさらに減らすために、清澄器または貯蔵タンクに送ることができる。別の実施形態によれば、粒子は、デカンテーションにより除去することができる。あるいは、供給水および/または再石灰化水の少なくとも一部は、例えば、限外ろ過によりろ過して、水の濁度レベルをさらに減らすことができる。   According to one embodiment of the invention, the particle removal step is performed after remineralization, for example, to reduce the turbidity level of remineralized water. For example, a particle removal step can be performed prior to slurry injection to reduce the turbidity level of the feed water or a portion of the feed water. According to one embodiment, a sedimentation step is performed. For example, feed water and / or remineralized water can be sent to a finer or storage tank to further reduce the turbidity level of the water. According to another embodiment, the particles can be removed by decantation. Alternatively, at least a portion of the feed water and / or remineralized water can be filtered, for example, by ultrafiltration to further reduce the turbidity level of the water.

本発明は、以下の実施例により、詳細に記載されることになる。   The invention will be described in detail by the following examples.

測定方法:
CO測定
使用される供給水試料に含まれる二酸化炭素の濃度は、滴定法を使用することにより決定した。この方法の原理は、COが、炭酸ナトリウムまたは水酸化ナトリウムと反応して、重炭酸ナトリウム(NaHCO)を形成するという事実にある。反応の完結は、電位差測定により、または8.3の当量pHでフェノールフタレイン指示薬に特有のピンク色の顕色により示される。
Measuring method:
The concentration of carbon dioxide contained in the feed water sample to be CO 2 measurements used was determined by the use of titration. The principle of this method is in the fact that CO 2 reacts with sodium carbonate or sodium hydroxide to form sodium bicarbonate (NaHCO 3 ). Completion of the reaction is indicated by potentiometry or by the pink color characteristic of phenolphthalein indicators at an equivalent pH of 8.3.

供給水の滴定は、Mettler Toledo M 416を使用して、25℃で実施した。   The feed water titration was performed at 25 ° C. using a Mettler Toledo M 416.

機器の3点較正(セグメント法による)は、最初に4.01、7.00および9.21のpH値を有する市販の緩衝溶液(Mettler Toledo製)を使用して実施した。   A three-point calibration of the instrument (by the segment method) was initially performed using a commercial buffer solution (from Mettler Toledo) having pH values of 4.01, 7.00 and 9.21.

次いで、供給水の試料100mlのpHを、pH8の終点に達するまでに使用される滴定剤の量の関数で測定した。本測定では、滴定剤は、0.01mol/l水酸化ナトリウム溶液であった。   The pH of a 100 ml sample of feed water was then measured as a function of the amount of titrant used to reach the pH 8 endpoint. In this measurement, the titrant was a 0.01 mol / l sodium hydroxide solution.

pH8.3の終点に達するために必要であった滴定剤の量から、および以下の等式(I)を使用して、CO量は、容易に算出することができる。 From the amount of titrant needed to reach the end point of pH 8.3, and using the following equation (I), the amount of CO 2 can be easily calculated.

Figure 2016155128
ここで:
A=ml滴定剤、N=NaOHの規定度、およびb=ml試料。
Figure 2016155128
here:
A = ml titrant, N = normality of NaOH, and b = ml sample.

式(I)は、「Standard Methods for the Examination of Water & Wastewater、21st Edition、2005、prepared and published jointly by the American Public Health Association、 American Water Works Association、Water Environment Federation、publication office American Public Health Association 800 I Street、NW、Washington、DC 20001−3710、Centennial Edition」の4−28から4−34ページの4500章CO二酸化炭素に記載される。それから、本発明に示されるCO量が、水中の遊離CO量を指すことが導かれ得る。 Formula (I), "Standard Methods for the Examination of Water & Wastewater, 21 st Edition, 2005, prepared and published jointly by the American Public Health Association, American Water Works Association, Water Environment Federation, publication office American Public Health Association 800 I Street, NW, Washington, DC 20001-3710, Centennial Edition ", pages 4-28 to 4-34, chapter 4500C It described 2 carbon dioxide. Then, the amount of CO 2 as shown in the present invention can be derived that refers to the free amount of CO 2 in water.

BET比表面積
BET比表面積(SSAとも表される)は、会社MICROMERITICS(商標)により販売されるTristar II 3020を使用して、ISO9277に従い決定した。
BET specific surface area BET specific surface area (also referred to as SSA) was determined according to ISO 9277 using Tristar II 3020 sold by the company MICROMERITICS ™.

粒度分布(直径<Xμmを有する粒子の質量%)および粒子状物質(d50(μm)の重量メジアン粒子直径(d50))
Sedigraph(商標)5100
粒子状物質の重量メジアン粒子直径および粒子直径質量分布は、沈降法、すなわち、重力場での沈降挙動の分析により決定した。測定は、会社MICROMERITICS(商標)により販売されるSedigraph(商標)5100を用いて行う。
Particle size distribution (mass% of particles with diameter <X μm) and particulate matter (weight median particle diameter (d 50 ) of d 50 (μm))
Sedigraph ™ 5100
The weight median particle diameter and particle diameter mass distribution of the particulate material was determined by sedimentation, ie, analysis of sedimentation behavior in a gravitational field. The measurement is performed using a Sedigraph ™ 5100 sold by the company MICROMERITICS ™.

方法および機器は、当業者に知られており、一般に充填剤および顔料の粒径を決定するのに使用される。試料は、乾燥PCC4gに相当する量の生成物を0.1重量%のNa水溶液60mlに添加することにより調製した。試料を高速撹拌機(Polytron PT 3000/3100、15,000rpm)を使用して3分間分散した。次いで、超音波浴を使用して15分間超音波に曝し、その後、Sedigraphの混合チャンバーに添加した。 Methods and equipment are known to those skilled in the art and are generally used to determine the particle size of fillers and pigments. Samples were prepared by adding an amount of product corresponding to 4 g of dry PCC to 60 ml of a 0.1 wt% aqueous Na 4 P 2 O 7 solution. The sample was dispersed for 3 minutes using a high speed stirrer (Polytron PT 3000/3100, 15,000 rpm). It was then exposed to ultrasound for 15 minutes using an ultrasonic bath before being added to the Sedigraph mixing chamber.

懸濁液中の物質の重量固形分(重量%)
重量固形分(物質の固形分とも呼ばれる)は、固体物質の重量を水性懸濁液の総重量で割ることにより決定した。
Weight solids of material in suspension (wt%)
The weight solids (also referred to as material solids) was determined by dividing the weight of the solid material by the total weight of the aqueous suspension.

固形物質の重量は、懸濁液の水性相を蒸発させ、得られた物質を恒量になるまで乾燥することにより得られる固形物質を秤量することにより決定した。   The weight of the solid material was determined by weighing the solid material obtained by evaporating the aqueous phase of the suspension and drying the resulting material to a constant weight.

本発明のスラリーを調製するために使用される微粉製品は、いくつかの微粒炭酸塩石から構成される。
大理石炭酸カルシウム、HCl不溶解分1.5重量%、Bathurst、Australia産、d50=2.8μm(試料A)、
大理石炭酸カルシウム、HCl不溶解分0.1重量%、Salses、France産、2つの異なる粒径、d50=5.5μm(試料D)、d50=3.5μm(試料E)、
石灰石炭酸カルシウム、HCl不溶解分0.7重量%、Superior、Arizona産(試料F:d50=3.5μm)、
大理石炭酸カルシウム、HCl不溶解分1.0重量%、Lucerne Valley、California産(試料J:d50=2.0μm)
石灰石炭酸カルシウム、HCl不溶解分0.1重量%、Orgon、France産(試料K:d50=3.0μm)
The fine product used to prepare the slurry of the present invention is composed of a number of fine carbonate stones.
Marble calcium carbonate, HCl insoluble matter 1.5% by weight, Bathurst, from Australia, d 50 = 2.8 μm (sample A),
Marble calcium carbonate, 0.1% by weight insoluble in HCl, from Salses, France, two different particle sizes, d 50 = 5.5 μm (sample D), d 50 = 3.5 μm (sample E),
Calcium lime carbonate, HCl insoluble content 0.7% by weight, Superior, Arizona (Sample F: d 50 = 3.5 μm),
Marble calcium carbonate, HCl insoluble content 1.0% by weight, Lucerne Valley, California (Sample J: d 50 = 2.0 μm)
Calcium lime carbonate, HCl insoluble content 0.1% by weight, Organ, France (Sample K: d 50 = 3.0 μm)

表1は、再石灰化試験時に使用される種々の製品を概説する。   Table 1 outlines the various products used during the remineralization test.

Figure 2016155128
Figure 2016155128

RO水の再石灰化時の膜ファウリング指数(MFI)およびランゲリア飽和指数(LSI):
脱塩法により製造される透過水(permeate)は、その低いpHおよびLSI値のため、コンクリートおよび金属に対し腐食性がある。透過水が安定化しない場合は、透過水は、貯蔵タンク、井戸中の未保護コンクリートからカルシウムを濾し取り、水分配のために一般に使用されるセメントモルタルの内張りをしたダクタイル鋳鉄管を腐食する。大部分の高度な水および廃水処理施設では、浸透物は、石灰などの化学薬品の添加により安定化される。
Membrane fouling index (MFI) and Langeria saturation index (LSI) during remineralization of RO water:
The permeate produced by the desalting process is corrosive to concrete and metals due to its low pH and LSI value. If the permeate does not stabilize, it permeates calcium from unprotected concrete in storage tanks, wells, and corrodes ductile iron pipes lined with cement mortar commonly used for water distribution. In most advanced water and wastewater treatment facilities, the permeate is stabilized by the addition of chemicals such as lime.

しかし、後処理用の化学薬品の投与は、最終処理水で高い濁度(>0.2NTU)および微粒子濃度の上昇(高い修正ファウリング指数、例えば、2−15単位範囲)を生じる可能性があり、それによって、注入井の汚損の可能性は高まる。   However, administration of post-treatment chemicals can result in high turbidity (> 0.2 NTU) and increased fines concentration (high modified fouling index, eg, 2-15 unit range) in the final treated water. Yes, thereby increasing the possibility of fouling of the injection well.

間接的飲料使用、海水侵入制御用の障壁井戸への注入に対し、透過水濁度は、<0.2NTU単位であり、修正ファウリング指数(MFI)は、<2.0単位であると定められる。   For indirect beverage use and injection into barrier wells for seawater intrusion control, the permeate turbidity is <0.2 NTU units and the modified fouling index (MFI) is <2.0 units It is done.

本実施例の再石灰化試験のために使用される供給水は、2つの異なる下水プラント(プラント1およびプラント2)の逆浸透脱塩法から得て、以下のパラメーターを有した。   The feed water used for the remineralization test of this example was obtained from the reverse osmosis desalination process of two different sewage plants (Plant 1 and Plant 2) and had the following parameters:

Figure 2016155128
Figure 2016155128

RO透過水再石灰化試験は、RO水の硬度を増やす目的で、例えば、CaCOとして0.8mg/L、最大でCaCOとして約50mg/Lの目標で、2リットルのキュービックジャー(cubic jars)を使用して実施した。 The RO permeate remineralization test is intended to increase the hardness of RO water, for example, with a target of 0.8 mg / L as CaCO 3 and a maximum of about 50 mg / L as CaCO 3 , a 2 liter cubic jars (cubic jars). ).

種々の型の微粒炭酸カルシウム(試料A、D、E、F、JおよびK)を、MFIおよびLSI分析について試験した。CaCOスラリーの固形物量は、微粒炭酸カルシウムの重量を基準にして、3.5重量%であった。望ましい水質を達成するために、CaCOスラリーの適切な用量を添加した。安定化した最終水は、以下の品質要件を満たすべきである。 Various types of fine calcium carbonate (Samples A, D, E, F, J and K) were tested for MFI and LSI analysis. The solid content of the CaCO 3 slurry was 3.5% by weight, based on the weight of the fine calcium carbonate. Appropriate doses of CaCO 3 slurry were added to achieve the desired water quality. The stabilized final water should meet the following quality requirements.

Figure 2016155128
Figure 2016155128

CaCOスラリーを添加後、試料を4時間撹拌し、10、20、30、60、120、および240分で試料を回収した。濁度、pH、総アルカリ度、およびカルシウム硬度は、個々のサンプリング時間で測定した。平衡時間は、濁度が安定したときの時間として決定した。平衡時間に達した後、LSIを算出し、MFIを測定した。 After adding the CaCO 3 slurry, the sample was stirred for 4 hours, and the sample was collected at 10, 20, 30, 60, 120, and 240 minutes. Turbidity, pH, total alkalinity, and calcium hardness were measured at individual sampling times. The equilibration time was determined as the time when the turbidity was stable. After reaching the equilibrium time, LSI was calculated and MFI was measured.

表2は、微粒炭酸カルシウムの重量を基準にして、3.5重量%CaCOスラリーを使用して、CaCOとして約50mg/Lを添加後、2つの異なるRO水の再石灰化に対して得られる異なる結果を示す。 Table 2 shows the remineralization of two different RO waters after adding about 50 mg / L as CaCO 3 using a 3.5 wt% CaCO 3 slurry based on the weight of fine calcium carbonate. The different results obtained are shown.

Figure 2016155128
Figure 2016155128

表2から示されるように、RO水の再石灰化のための微粒炭酸カルシウム製品の使用は、実施されるすべての試験に対して、pH、総アルカリ度、カルシウム硬度、およびMFIに対する水質要件を満足した。微粒炭酸カルシウム製品は、0.5NTUと1.7NTUの間の濁度レベル、および−1.85と−0.88の間のLSI値を生じた。時間に対する濁度測定に基づき、炭酸カルシウム製品の溶解に必要な平衡時間は、約120分間であった。   As shown in Table 2, the use of a fine calcium carbonate product for remineralization of RO water has a water quality requirement for pH, total alkalinity, calcium hardness, and MFI for all tests performed. Satisfied. The fine calcium carbonate product produced turbidity levels between 0.5 NTU and 1.7 NTU, and LSI values between -1.85 and -0.88. Based on turbidity measurements over time, the equilibration time required for dissolution of the calcium carbonate product was about 120 minutes.

Claims (22)

a)少なくとも20mg/l、好ましくは25から100mg/lの範囲の、より好ましくは30から60mg/lの範囲の濃度の二酸化炭素を有する供給水を提供する段階、
b)微粒炭酸カルシウムを含む水性スラリーを提供する段階、および
c)再石灰化水を得るために段階a)の供給水と段階b)の水性スラリーを組み合わせる段階
を含む、水の再石灰化のための方法。
a) providing a feed water having a concentration of carbon dioxide of at least 20 mg / l, preferably in the range of 25 to 100 mg / l, more preferably in the range of 30 to 60 mg / l;
b) providing an aqueous slurry comprising fine calcium carbonate; and c) combining the feed water of step a) with the aqueous slurry of step b) to obtain remineralized water. Way for.
スラリー中の炭酸カルシウム濃度が、スラリーの総重量を基準にして、0.05から40重量%、1から25重量%、2から20重量%、好ましくは3から15重量%、最も好ましくは5から10重量%、またはスラリー中の炭酸カルシウム濃度が、スラリーの総重量を基準にして、10から40重量%、15から30重量%、もしくは20から25重量%である、請求項1または請求項2に記載の方法。   The calcium carbonate concentration in the slurry is from 0.05 to 40% by weight, from 1 to 25% by weight, from 2 to 20% by weight, preferably from 3 to 15% by weight, most preferably from 5 to 5%, based on the total weight of the slurry. 3 or 10 wt%, or the calcium carbonate concentration in the slurry is 10 to 40 wt%, 15 to 30 wt%, or 20 to 25 wt%, based on the total weight of the slurry. The method described in 1. 炭酸カルシウムが、0.1から100μm、0.5から50μm、1から15μm、好ましくは2から10μm、最も好ましくは3から5μmの粒径を有し、または炭酸カルシウムが、1から50μm、2から20μm、好ましくは5から15μm、最も好ましくは8から12μmの粒径を有する、請求項1または請求項2に記載の方法。   The calcium carbonate has a particle size of 0.1 to 100 μm, 0.5 to 50 μm, 1 to 15 μm, preferably 2 to 10 μm, most preferably 3 to 5 μm, or the calcium carbonate is 1 to 50 μm, 2 to 3. A method according to claim 1 or claim 2 having a particle size of 20 [mu] m, preferably 5 to 15 [mu] m, most preferably 8 to 12 [mu] m. 炭酸カルシウムが、微粒炭酸カルシウムの総重量を基準にして、0.02から2.5重量%、0.05から1.5重量%、または0.1から0.6重量%のHCl不溶解分を有する、請求項1から3のいずれかに記載の方法。   HCl insolubles of 0.02 to 2.5%, 0.05 to 1.5%, or 0.1 to 0.6% by weight of calcium carbonate, based on the total weight of the fine calcium carbonate The method according to claim 1, comprising: 炭酸カルシウムが、粉砕炭酸カルシウム、改質炭酸カルシウム、もしくは沈降炭酸カルシウム、またはそれらの混合物である、請求項1から4のいずれかに記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the calcium carbonate is ground calcium carbonate, modified calcium carbonate, or precipitated calcium carbonate, or a mixture thereof. スラリーが、マグネシウム、カリウムまたはナトリウムを含む鉱物、好ましくは炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムマグネシウム、例えば、ドロマイト質石灰石、石灰質ドロマイト、ドロマイトもしくは半焼成ドロマイト、焼成ドロマイトなどの酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、炭酸水素カリウム、または炭酸水素ナトリウムをさらに含む、請求項1から5のいずれかに記載の方法。   The slurry is a mineral containing magnesium, potassium or sodium, preferably magnesium carbonate, calcium carbonate, magnesium oxide such as dolomite limestone, calcareous dolomite, dolomite or semi-calcined dolomite, calcined dolomite, magnesium sulfate, potassium bicarbonate, Or the method in any one of Claim 1 to 5 which further contains sodium hydrogencarbonate. スラリーが、水と炭酸カルシウムを混合することにより新たに調製される、請求項1から6のいずれかに記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the slurry is freshly prepared by mixing water and calcium carbonate. スラリー調製とスラリー注入の間の時間が、48時間未満、24時間未満、12時間未満、5時間未満、2時間未満または1時間未満である、請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein the time between slurry preparation and slurry injection is less than 48 hours, less than 24 hours, less than 12 hours, less than 5 hours, less than 2 hours or less than 1 hour. 注入スラリーが、国の飲料水水質ガイドラインにより定められる微生物学的品質要件を満たす、請求項1から8のいずれかに記載の方法。   9. A method according to any preceding claim, wherein the infused slurry meets the microbiological quality requirements set by national drinking water quality guidelines. 得られる再石灰化水が、15から200mg/l、好ましくは50から150mg/l、最も好ましくは100から125mg/lの炭酸カルシウムとしてのカルシウム濃度、または15から100mg/l、好ましくは20から80mg/l、最も好ましくは40から60mg/lのカルシウム濃度を有する、請求項1から9のいずれかに記載の方法。   The resulting remineralized water has a calcium concentration as calcium carbonate of 15 to 200 mg / l, preferably 50 to 150 mg / l, most preferably 100 to 125 mg / l, or 15 to 100 mg / l, preferably 20 to 80 mg. 10. A method according to any of claims 1 to 9, having a calcium concentration of / l, most preferably 40 to 60 mg / l. 得られる再石灰化水が、5から25mg/l、好ましくは5から15mg/l、最も好ましくは8から12mg/lのマグネシウム濃度を有する、請求項6から10のいずれかに記載の方法。   The method according to any of claims 6 to 10, wherein the remineralized water obtained has a magnesium concentration of 5 to 25 mg / l, preferably 5 to 15 mg / l, most preferably 8 to 12 mg / l. 再石灰化水が、5.0NTU未満、1.0NTU未満、0.5NTU未満、または0.3NTU未満の濁度値を有する、請求項1から11のいずれかに記載の方法。   12. A method according to any preceding claim, wherein the remineralized water has a turbidity value of less than 5.0 NTU, less than 1.0 NTU, less than 0.5 NTU, or less than 0.3 NTU. 再石灰化水が、−2から1、好ましくは−1.9から0.9、最も好ましくは−0.9から0のランゲリア飽和指数を有する、請求項1から12のいずれかに記載の方法。   13. A method according to any of claims 1 to 12, wherein the remineralized water has a Langeria saturation index of -2 to 1, preferably -1.9 to 0.9, most preferably -0.9 to 0. . 再石灰化水が、5未満、好ましくは4未満、最も好ましくは3未満の汚れ指標SDI15を有する、請求項1から13のいずれかに記載の方法。 14. A method according to any preceding claim, wherein the remineralized water has a soil index SDI 15 of less than 5, preferably less than 4, most preferably less than 3. 再石灰化水が、4未満、好ましくは2.5未満、最も好ましくは2未満の膜ファウリング指数MFI0.45を有する、請求項1から14のいずれかに記載の方法。 15. A method according to any of claims 1 to 14, wherein the remineralized water has a membrane fouling index MFI 0.45 of less than 4, preferably less than 2.5, most preferably less than 2. 供給水が、脱塩海水、汽水もしくはブライン、処理廃水または天然水、例えば、地下水表面水もしくは雨水、好ましくは脱塩海水、汽水もしくはブライン、処理廃水または地下水である、請求項1から15のいずれかに記載の方法。   16. Any of claims 1 to 15, wherein the feed water is demineralized seawater, brackish water or brine, treated wastewater or natural water, for example groundwater surface water or rainwater, preferably demineralized seawater, brackish water or brine, treated wastewater or groundwater. The method of crab. 再石灰化水が、供給水とブレンドされる、請求項1から16のいずれかに記載の方法。   17. A method according to any preceding claim, wherein the remineralized water is blended with the feed water. 方法が、粒子除去段階をさらに含む、請求項1から17のいずれかに記載の方法。   18. A method according to any of claims 1 to 17, wherein the method further comprises a particle removal step. 方法が、
d) 再石灰化水のパラメーター値を測定する段階であって、パラメーターが、再石灰化水のアルカリ度、伝導率、カルシウム濃度、pH、総溶解性固形物、および濁度を含む群から選択される、段階、
e) 測定されたパラメーター値を所定のパラメーター値と比較する段階、および
f) 測定されたパラメーター値と所定のパラメーター値の差に基づく量の注入スラリーを提供する段階
をさらに含む、請求項1から18のいずれかに記載の方法。
The method is
d) measuring the parameter values of the remineralized water, wherein the parameters are selected from the group comprising alkalinity, conductivity, calcium concentration, pH, total soluble solids, and turbidity of the remineralized water Stage,
The method further comprises: e) comparing the measured parameter value with a predetermined parameter value; and f) providing an amount of injected slurry based on the difference between the measured parameter value and the predetermined parameter value. 18. The method according to any one of 18.
所定のパラメーター値がpH値であり、pH値が5.5から9、好ましくは7から8.5である、請求項19に記載の方法。   20. The method according to claim 19, wherein the predetermined parameter value is a pH value and the pH value is 5.5 to 9, preferably 7 to 8.5. 水の再石灰化のための微粒炭酸カルシウムの使用。   Use of fine calcium carbonate for water remineralization. 再石灰化水が、飲料水、スイミングプール用水などのレクリエーション用の水、プロセス用途用の工業用水、灌漑水、または帯水層もしくは井戸かん養用の水から選択される、請求項21に記載の使用。   The remineralized water is selected from drinking water, recreational water such as swimming pool water, industrial water for process applications, irrigation water, or aquifer or well recharge water. use.
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