Published June 1, 2024 | Version v1
Publication Metadata-only

Remineralization of desalinated water: duality roles of H2SO4 and CO2 injection during calco-carbonic equilibrium of osmosis water

Creators

  • 1. Université Ibn Zohr
  • 2. Ollscoil na Gaillimhe – University of Galway
  • 3. University of Coimbra
  • 4. Universiapolis - Université Internationale d'Agadir

Description

In a desalination station, the remineralization step of osmosis water (OW) is essential to return to produced water its calco-carbonic equilibrium. For this, the use of calcite CaCO3 or lime Ca(OH)2 for water equilibrium in post-treatment processes needs the utilization of both CO2 and/or H2SO4 in osmosis water. For this reason, we describe here in detail, the effect of H2SO4 and CO2 on the remineralization process in a post-treatment desalination plant, especially with using hydrated lime Ca(OH)2 and calcite contactor (CaCO3).In this paper, the different cases were discussed and investigated, by monitoring several indicator parameters such as pH, Ca2+ content, alkalinity, Langelier Index, etc. After the remineralization stage, we have shown that the efficiency of the remineralization process by CaCO3 or Ca(OH)2 depends on CO2 or H2SO4 content. Remineralization by CaCO3 (limestone) coupled with CO2 acidification is easy and more operator-friendly compared to the process using Ca(OH)2 (lime); it provides a clean environment for people working in the plant. In addition, the H2SO4 injection in the pretreatment stage followed by CaCO3 contact could lead to great results and correct calco-carbonic equilibrium. In the end, a comparative study of the investment cost in each process shows that the acidification of raw water with sulfuric acid (pretreatment) is the cheapest one, according to many studies. But on the other hand, the direct injection of CO2 is the easiest one to use for water balancing.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في محطة تحلية المياه، تعد خطوة إعادة تمعدن مياه التناضح (OW) ضرورية لإعادة توازنها الكربوني الحراري إلى المياه المنتجة. لهذا، يحتاج استخدام الكالسيت CaCO3 أو الجير Ca(OH)2 لتوازن المياه في عمليات ما بعد المعالجة إلى استخدام كل من CO2 و/أو H2SO4 في ماء التناضح. لهذا السبب، نصف هنا بالتفصيل تأثير H2SO4 و CO2 على عملية إعادة التمعدن في محطة تحلية المياه بعد المعالجة، خاصة مع استخدام الجير المطفأ Ca(OH)2 وملامس الكالسيت (CaCO3). في هذه الورقة، تمت مناقشة الحالات المختلفة والتحقيق فيها، من خلال مراقبة العديد من معلمات المؤشرات مثل الأس الهيدروجيني ومحتوى Ca2 + والقلوية ومؤشر Langelier، إلخ. بعد مرحلة إعادة التمعدن، أظهرنا أن كفاءة عملية إعادة التمعدن بواسطة CaCO3 أو Ca(OH)2 تعتمد على محتوى CO2 أو H2SO4. تعد إعادة التمعدن بواسطة CaCO3 (الحجر الجيري) إلى جانب تحمض ثاني أكسيد الكربون أمرًا سهلاً وأكثر ملاءمة للمشغل مقارنة بالعملية التي تستخدم Ca(OH)2 (الجير )؛ فهي توفر بيئة نظيفة للأشخاص العاملين في المصنع. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي حقن H2SO4 في مرحلة ما قبل المعالجة متبوعًا بتلامس CaCO3 إلى نتائج رائعة وتوازن كالكو- كربوني صحيح. في النهاية، تظهر دراسة مقارنة لتكلفة الاستثمار في كل عملية أن تحمض المياه الخام بحمض الكبريتيك (المعالجة المسبقة) هو الأرخص، وفقًا للعديد من الدراسات. ولكن من ناحية أخرى، فإن الحقن المباشر لثاني أكسيد الكربون هو الأسهل في الاستخدام لموازنة المياه.

Translated Description (French)

Dans une station de dessalement, l'étape de reminéralisation de l'eau d'osmose (OW) est essentielle pour restituer à l'eau produite son équilibre calco-carbonique. Pour cela, l'utilisation de calcite CaCO3 ou de chaux Ca(OH)2 pour l'équilibre de l'eau dans les processus de post-traitement nécessite l'utilisation de CO2 et/ou de H2SO4 dans l'eau d'osmose. Pour cette raison, nous décrivons ici en détail l'effet du H2SO4 et du CO2 sur le processus de reminéralisation dans une usine de dessalement post-traitement, en particulier avec l'utilisation de chaux hydratée Ca(OH)2 et de contacteur de calcite (CaCO3). Dans cet article, les différents cas ont été discutés et étudiés, en surveillant plusieurs paramètres indicateurs tels que le pH, la teneur en Ca2+, l'alcalinité, l'indice de Langelier, etc. Après l'étape de reminéralisation, nous avons montré que l'efficacité du processus de reminéralisation par CaCO3 ou Ca(OH)2 dépend de la teneur en CO2 ou H2SO4. La reminéralisation par CaCO3 (calcaire) couplée à l'acidification par le CO2 est facile et plus conviviale pour l'opérateur par rapport au procédé utilisant Ca(OH)2 (chaux) ; elle fournit un environnement propre pour les personnes travaillant dans l'usine. De plus, l'injection de H2SO4 dans la phase de prétraitement suivie du contact avec CaCO3 pourrait conduire à d'excellents résultats et à un équilibre calco-carbonique correct. Au final, une étude comparative du coût d'investissement dans chaque procédé montre que l'acidification de l'eau brute par l'acide sulfurique (prétraitement) est la moins chère, selon de nombreuses études. Mais d'autre part, l'injection directe de CO2 est la plus facile à utiliser pour l'équilibrage de l'eau.

Translated Description (Spanish)

En una estación de desalinización, el paso de remineralización del agua de ósmosis (OW) es esencial para devolver al agua producida su equilibrio calco-carbónico. Para esto, el uso de calcita CaCO3 o cal Ca(OH)2 para el equilibrio del agua en procesos de postratamiento necesita la utilización de CO2 y/o H2SO4 en agua de ósmosis. Por esta razón, aquí describimos en detalle el efecto de H2SO4 y CO2 en el proceso de remineralización en una planta desalinizadora de postratamiento, especialmente con el uso de cal hidratada Ca(OH)2 y el contactor de calcita (CaCO3). En este trabajo, se discutieron e investigaron los diferentes casos, mediante el monitoreo de varios parámetros indicadores como el pH, el contenido de Ca2+, la alcalinidad, el índice de Langelier, etc. Después de la etapa de remineralización, hemos demostrado que la eficiencia del proceso de remineralización por CaCO3 o Ca(OH)2 depende del contenido de CO2 o H2SO4. La remineralización por CaCO3 (piedra caliza) junto con la acidificación de CO2 es fácil y más amigable para el operador en comparación con el proceso que utiliza Ca(OH)2 (cal); proporciona un ambiente limpio para las personas que trabajan en la planta. Además, la inyección de H2SO4 en la etapa de pretratamiento seguida de contacto con CaCO3 podría conducir a grandes resultados y a un equilibrio calcocarbónico correcto. Al final, un estudio comparativo del coste de inversión en cada proceso muestra que la acidificación del agua cruda con ácido sulfúrico (pretratamiento) es la más barata, según muchos estudios. Pero, por otro lado, la inyección directa de CO2 es la más fácil de usar para equilibrar el agua.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
إعادة تمعدن المياه المحلاة: الأدوار المزدوجة لـ H2SO4 وحقن ثاني أكسيد الكربون أثناء التوازن الكربوني الحراري لمياه التناضح
Translated title (French)
Reminéralisation de l'eau dessalée : rôles de dualité de l'injection de H2SO4 et de CO2 lors de l'équilibre calco-carbonique de l'eau d'osmose
Translated title (Spanish)
Remineralización del agua desalinizada: roles de dualidad de la inyección de H2SO4 y CO2 durante el equilibrio calcocarbónico del agua de ósmosis

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4399254964
DOI
10.1016/j.rineng.2024.102341

Is supplement to
https://openalex.org/W4251051539 (Other)
https://openalex.org/W3158913828 (Other)
https://openalex.org/W2795016072 (Other)
https://openalex.org/W2794465985 (Other)
https://openalex.org/W2793189420 (Other)
https://openalex.org/W2597908805 (Other)
https://openalex.org/W2394228340 (Other)
https://openalex.org/W2354029907 (Other)
https://openalex.org/W2197722204 (Other)
https://openalex.org/W2143682651 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Morocco

References

  • https://openalex.org/W113736644
  • https://openalex.org/W1499140785
  • https://openalex.org/W1567594317
  • https://openalex.org/W1978142388
  • https://openalex.org/W1978466051
  • https://openalex.org/W1981422691
  • https://openalex.org/W1983169565
  • https://openalex.org/W1983279916
  • https://openalex.org/W1985379776
  • https://openalex.org/W1992381647
  • https://openalex.org/W1995595838
  • https://openalex.org/W2004985766
  • https://openalex.org/W2007492667
  • https://openalex.org/W2011398830
  • https://openalex.org/W2015520905
  • https://openalex.org/W2016646911
  • https://openalex.org/W2024233315
  • https://openalex.org/W2028741279
  • https://openalex.org/W2037838439
  • https://openalex.org/W2040382586
  • https://openalex.org/W2048500047
  • https://openalex.org/W2062696342
  • https://openalex.org/W2062802969
  • https://openalex.org/W2065837330
  • https://openalex.org/W2080092792
  • https://openalex.org/W2108049547
  • https://openalex.org/W2115776090
  • https://openalex.org/W2121397451
  • https://openalex.org/W2127588091
  • https://openalex.org/W2128775490
  • https://openalex.org/W2139991115
  • https://openalex.org/W2140651247
  • https://openalex.org/W2148393561
  • https://openalex.org/W2158860420
  • https://openalex.org/W2171984133
  • https://openalex.org/W2182625853
  • https://openalex.org/W2207921447
  • https://openalex.org/W2314943871
  • https://openalex.org/W2337663708
  • https://openalex.org/W2345452498
  • https://openalex.org/W2410516502
  • https://openalex.org/W2461835095
  • https://openalex.org/W2471966297
  • https://openalex.org/W2481368571
  • https://openalex.org/W2549254463
  • https://openalex.org/W2589414522
  • https://openalex.org/W2596039650
  • https://openalex.org/W2606796554
  • https://openalex.org/W2617403094
  • https://openalex.org/W2732047560
  • https://openalex.org/W2754117397
  • https://openalex.org/W2765224335
  • https://openalex.org/W2769214662
  • https://openalex.org/W2794247123
  • https://openalex.org/W2801854219
  • https://openalex.org/W2897006159
  • https://openalex.org/W2946037290
  • https://openalex.org/W2948765259
  • https://openalex.org/W2950640235
  • https://openalex.org/W2954751077
  • https://openalex.org/W3006300920
  • https://openalex.org/W3041129990
  • https://openalex.org/W3082328962
  • https://openalex.org/W3126376428
  • https://openalex.org/W3131124888
  • https://openalex.org/W3170443068
  • https://openalex.org/W3194599302
  • https://openalex.org/W3209876165
  • https://openalex.org/W4205224473
  • https://openalex.org/W4296955524
  • https://openalex.org/W4315573354
  • https://openalex.org/W4321349655
  • https://openalex.org/W4381325844
  • https://openalex.org/W863997893