RU2294794C2 - Clarified water production process - Google Patents

Clarified water production process Download PDF

Info

Publication number
RU2294794C2
RU2294794C2 RU2004134490/15A RU2004134490A RU2294794C2 RU 2294794 C2 RU2294794 C2 RU 2294794C2 RU 2004134490/15 A RU2004134490/15 A RU 2004134490/15A RU 2004134490 A RU2004134490 A RU 2004134490A RU 2294794 C2 RU2294794 C2 RU 2294794C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
ultrafiltration
clarification
effluents
clarified
Prior art date
Application number
RU2004134490/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004134490A (en
Inventor
Николай Андреевич Янковский (UA)
Николай Андреевич Янковский
Original Assignee
Николай Андреевич Янковский
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Андреевич Янковский filed Critical Николай Андреевич Янковский
Publication of RU2004134490A publication Critical patent/RU2004134490A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2294794C2 publication Critical patent/RU2294794C2/en

Links

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

FIELD: water treatment.
SUBSTANCE: invention relates to treating water and effluents and can be used to produce clarified water for feeding water-rotation cycles in ammonia production. Process comprises taking initial water, clearing it on 200-μm gauze filters, flocculation, clarification, and supplying clarified water to plant, wherein demineralized water is produced via nanofiltration and reverse osmosis. Initial water can be biologically purified chemical enterprise waste waters, storm flows, mine effluents, and other effluents or mixtures thereof having total salt contents 3-4 g/L, suspended substances content up to 50 mg/L, total microbial number up to 10 thousand units in ml, and total hardness up to 15 mg-eq/L. Clarification of water is accomplished through ultrafiltration to separate dissolved impurities on ultrafiltration membranes characterized by filtration spectrum from 50 to 1000 Å under pressure 0.05 to 0.5 MPa to achieve full elimination of suspended substances in permeate and detention of all microbiological impurities. Prior to performing clarification, water is supplemented by flocculant, in particular 14% of FeCl3. As membrane elements are becoming polluted, they are being cleaned by receiving cleaning solutions: 50% sulfuric acid and 42% alkali or 20% sodium hypochlorite, followed by ageing for a specified time.
EFFECT: enabled full removal of microbiological impurities and suspended particles to provide water suitable for nanofiltration and reverse-osmosis plants.
1 dwg, 4 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к области обработки воды и стоков с использованием ультрафильтрации и может быть использовано в химической и других областях промышленности для получения осветленной воды для подпитки водооборотных циклов аммиачного производства и других ответственных технологических циклов.The invention relates to the field of water and wastewater treatment using ultrafiltration and can be used in chemical and other industries to produce clarified water for replenishing water circulation cycles of ammonia production and other critical technological cycles.

Одной из актуальных проблем Донецкого региона является, с одной стороны, наличие большого количества засоленных шахтных вод, которые необходимо опреснять, а с другой стороны, нехватка пресной воды в канале «Северский Донец-Донбасс». Основным принципом рационального использования водных ресурсов при их дефиците становится создание замкнутых систем водного хозяйства промышленных предприятий и использование современных способов очистки воды.One of the urgent problems of the Donetsk region is, on the one hand, the presence of a large amount of saline mine water that needs to be desalinated, and on the other hand, the lack of fresh water in the Seversky Donets-Donbass canal. The basic principle of rational use of water resources in case of their shortage is the creation of closed water systems of industrial enterprises and the use of modern methods of water purification.

Авторам известен способ получения осветленной воды, заключающийся в известковании и коагуляции с последующим осветлением на механических фильтрах [1. Л.А.Кульский, В.Ф.Накорчевская, Химия воды. Киев, «Вища школа», 1983 г., с.105, 109-112].The authors know a method for producing clarified water, which consists in liming and coagulation with subsequent clarification on mechanical filters [1. L.A. Kulsky, V.F.Nakorchevskaya, Water chemistry. Kiev, "Vishka school", 1983, p.105, 109-112].

Недостатками известного способа получения осветленной воды является низкая эффективность очистки. В процессе осветления и обесцвечивания вода не полностью очищается от взвешенных веществ и микробиологических загрязнений. Степень обеззараживания не превышает 98-99%. К недостаткам также относятся ограниченность или невозможность использования природных вод с высокой минерализацией. Большое количество водорослей, органических компонентов и других осадочных веществ приводит к блокировке фильтров в процессе работы установки. Значительные расходы химических реагентов и образование большого объема сточных вод негативно сказывается на окружающей среде. Одновременно с увеличением расходов реагентов увеличиваются и удельные расходы на собственные нужды воды, пара и электроэнергии.The disadvantages of the known method of producing clarified water is the low cleaning efficiency. In the process of clarification and discoloration, water is not completely purified from suspended solids and microbiological contaminants. The degree of disinfection does not exceed 98-99%. The disadvantages also include the limited or inability to use natural waters with high salinity. A large amount of algae, organic components and other sedimentary substances leads to blocking of filters during the operation of the installation. Significant costs of chemicals and the formation of large volumes of wastewater adversely affect the environment. Simultaneously with the increase in reagent costs, the specific costs for own needs of water, steam and electricity also increase.

В свете указанных выше недостатков большой интерес представляет безреагентный мембранный метод очистки воды - ультрафильтрация.In light of the above disadvantages, the reagentless membrane method of water purification - ultrafiltration, is of great interest.

Ультрафильтрационные мембраны и ультрафильтрацию используют для обработки природных и сточных вод. В частности ультрафильтрацией заменяют коагуляцию и фильтрацию, осветление воды. В последнее время ультрафильтрационные методы как элементы комплексной технологии очистки воды широко используют для обезвоживания отходов, которые образуются во время очистки воды биологическими методами (активный ил, микроорганизмы-деструкторы), а также во время обезвоживания шламов-коагулянтов, которые образуются вследствие очистки воды продуктами гидролиза солей многозарядных металлов.Ultrafiltration membranes and ultrafiltration are used to treat natural and waste water. In particular, coagulation and filtration, clarification of water are replaced by ultrafiltration. Recently, ultrafiltration methods as elements of an integrated water purification technology are widely used for dehydration of wastes that are generated during biological treatment of water (activated sludge, destructive microorganisms), as well as during dehydration of coagulant sludges that are formed as a result of water purification by hydrolysis products salts of multiply charged metals.

Авторам известны технические решения, когда ультрафильтрацию используют при разделении преимущественно отработанных водомасляных эмульсий в нефтехимической промышленности [2. Патент России № 2050178, В 01 D 65/06, опубл.20.12.95 г., бюл. № 35], при очистке сточных вод текстильной и трикотажной промышленности [3. Заявка РФ № 5024225/26, С 02 F 1/44, В 01 D 61/00 опубл. 10.10.1996 г.]. В настоящее время на отдельных химических предприятиях и производствах отрасли уже накоплен положительный опыт в осуществлении этого направления. Однако отечественный опыт развития этого важного направления на химических производствах изучен недостаточно, редко применим на практике и не нашел промышленного применения при подготовке питательной воды для систем парообразования в аммиачном производстве.The authors are aware of technical solutions when ultrafiltration is used in the separation of predominantly spent water-oil emulsions in the petrochemical industry [2. Patent of Russia No. 2050178, 01 D 65/06, published on December 20, 1995, bull. No. 35], in the wastewater treatment of textile and knitwear industry [3. RF application No. 5024225/26, C 02 F 1/44, B 01 D 61/00 publ. 10/10/1996]. Currently, certain chemical enterprises and industries have already accumulated positive experience in this area. However, the domestic experience in the development of this important area in chemical production has not been sufficiently studied, is rarely applicable in practice, and has not found industrial application in the preparation of feed water for vaporization systems in ammonia production.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения осветленной воды для питания водооборотных циклов химического производства, заключающийся в заборе исходной речной воды, последующей реагентной обработке в осветлителях при помощи известкования, коагуляции, флокуляции, последующей фильтрации механических и взвешенных частиц, подаче готового продукта на установку получения деминерализованной воды нанофильтрацией и обратным осмосом [4. Н.А.Янковский, В.А.Степанов, Б.В.Кравченко «Создание замкнутой системы водообеспечения промышленного предприятия», ООО «Лебедь», Донецк - 2004 г., с.17-20].The closest in technical essence and the achieved result is a method of producing clarified water for feeding water cycles of chemical production, which consists in taking the source of river water, subsequent reagent treatment in clarifiers using liming, coagulation, flocculation, subsequent filtration of mechanical and suspended particles, supplying the finished product on the installation for receiving demineralized water by nanofiltration and reverse osmosis [4. N. A. Yankovsky, V. A. Stepanov, B. V. Kravchenko “Creation of a closed water supply system for an industrial enterprise”, LLC “Lebed”, Donetsk - 2004, pp. 17-20].

Для нужд водоподготовки на ОАО «Концерн Стирол» использовали дефицитную речную воду из канала "Северский Донец-Донбасс", применяли реагентный метод осветления воды, основанный на применении специальных химических веществ, процесс осаждения осуществляли в осветлителе, куда подавали обрабатываемую воду и растворы реагентов: известковое молоко Са(ОН)2 и сернокислое железо (II) FeSO4, полиакриламид, соду Na2CO3. При известковании удаляют из воды связанную и свободную углекислоту, снижают щелочность сухого остатка с одновременным умягчением исходной воды. При совместном известковании с коагуляцией Са(ОН)3 и FeSO4 удаляют естественные механические примеси и находящиеся в коллоидном и мелкодисперстном состоянии органические загрязнения и соединения железа за счет разноименных зарядов частиц и образующихся хлопьев. Получают осветленную воду с номинальной жесткостью 1÷3 мг-экв/г. Для интенсификации процесса коагуляции предусматривают ввод флокулянта - раствора полиакриламида. Выпавший в осветлителе шлам удаляют переодической продувкой. Окончательное осветление воды осуществляют на механических фильтрах и далее воду направляют на следующую стадию обработки - нанофильтрацию и обратный осмос.For the needs of water treatment, Concern Stirol OJSC used scarce river water from the Seversky Donets-Donbass canal, used a reagent method of water clarification based on the use of special chemicals, the deposition process was carried out in a clarifier, to which treated water and reagent solutions were supplied: lime milk Ca (OH) 2 and sulphate of iron (II) FeSO 4 , polyacrylamide, soda Na 2 CO 3 . When liming, bound and free carbon dioxide is removed from water, the alkalinity of the dry residue is reduced, while the source water is softened. When liming with coagulation, Ca (OH) 3 and FeSO 4 remove the natural mechanical impurities and organic contaminants and iron compounds in the colloidal and finely dispersed state due to unlike charges of particles and the resulting flakes. Get clarified water with a nominal hardness of 1 ÷ 3 mEq / g To intensify the coagulation process, the introduction of a flocculant - a solution of polyacrylamide is provided. Sludge deposited in the clarifier is removed by periodically purging. The final clarification of water is carried out on mechanical filters and then the water is sent to the next stage of processing - nanofiltration and reverse osmosis.

Недостатками известной технологии являются:The disadvantages of the known technology are:

- низкая эффективность процесса очистки, содержание взвешенных веществ после очистки составляет 2÷5 мг/л, не полностью задерживаются микробиологические загрязнения, содержащиеся в исходной воде;- low efficiency of the cleaning process, the content of suspended solids after cleaning is 2 ÷ 5 mg / l, microbiological pollution contained in the source water is not completely delayed;

- низкая экономичность из-за большого расхода пара при предварительном подогреве воды до t=35°С в теплообменниках перед осветлителями;- low efficiency due to the high consumption of steam during pre-heating of water to t = 35 ° C in heat exchangers in front of clarifiers;

- образование шлама в виде Са(СО)3, Mg(OH)2, который образуется в осветлителях при использовании извести в сочетании с коагулянтами или флокулянтами, приводит к большому расходу воды, значительным расходам и потерям тепла при продувках котлов;- the formation of sludge in the form of Ca (CO) 3 , Mg (OH) 2 , which is formed in clarifiers when using lime in combination with coagulants or flocculants, leads to high water consumption, significant costs and heat losses during boiler blowdowns;

- применение большого количества реагентов, используемых при очистке воды в осветлителях, отсюда большой сброс солей в водохранилища концерна с регенерационными стоками Na-катионнитовых фильтров в объеме 120-180 т солей NaCl в месяц;- the use of a large number of reagents used in the purification of water in clarifiers, hence the large discharge of salts into the reservoirs of the concern with regeneration effluents of Na-cation filters in the amount of 120-180 tons of NaCl salts per month;

- низкая надежность, т.к. вода после очистки не имеет стабильных свойств и образует кристаллы шлама на оборудовании и механических фильтрах;- low reliability, as water after treatment does not have stable properties and forms sludge crystals on equipment and mechanical filters;

- низкий срок службы механических фильтров из-за загрязнения фильтрующих элементов;- low service life of mechanical filters due to contamination of filter elements;

- большой расход моющих средств для регенерации механических фильтров;- high consumption of detergents for the regeneration of mechanical filters;

- технические трудности достижения необходимого качества умягченной воды с использованием осветлителей и механических фильтров;- technical difficulties in achieving the required quality of softened water using clarifiers and mechanical filters;

- низкая эффективность очистки воды снижает срок службы мембран установок обратного осмоса, сокращает время между их промывками, снижает срок службы патронных фильтров на нанофильтрационных машинах и обратном осмосе.- low efficiency of water purification reduces the service life of the membranes of reverse osmosis plants, reduces the time between flushing, reduces the service life of cartridge filters on nanofiltration machines and reverse osmosis.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа получения осветленной воды для питания водооборотных циклов аммиачного производства, исключающего забор речной воды, применяя в качестве исходной воды высокоминерализованные биологически очищенные сточные воды химического производства, ливневые стоки, шахтные воды и другие стоки или их смеси, используя для очистки воды от примесей безреагентную ультрафильтрационную технологию, достигая полного удаления в исходной воде микробиологических загрязнений, взвешенных частиц, обеспечивая качество воды, пригодное для надежной и эффективной работы нанофильтрационных и обратноосмотических установок, используемых в схемах водоподготовок концерна.The basis of the invention is the task of improving the method of obtaining clarified water for feeding water cycles of ammonia production, excluding the intake of river water, using as source water highly mineralized biologically treated sewage from chemical production, storm sewage, mine water and other effluents or mixtures thereof, for cleaning water from impurities reagent-free ultrafiltration technology, achieving complete removal of microbiological contaminants suspended in the source water particles, ensuring water quality that is suitable for reliable and efficient operation of nanofiltration and reverse osmosis units used in the schemes vodopodgotovok concern.

Поставленная задача решается тем, что, в способе получения осветленной воды для питания водооборотных циклов аммиачного производства, заключающемся в заборе исходной воды, последующем осветлении, флокуляции, дальнейшей фильтрации от механических и взвешенных частич и подаче на установку получения деминерализованной воды нанофильтрацией и обратным осмосом, согласно изобретению в качестве исходной воды используют биологически очищенные сточные воды химического производства, ливневые стоки, шахтные сточные воды и другие стоки или их смеси с общим солесодержанием 3-4 г/л, содержанием взвешенных веществ до 50 мг/л, с общим микробным числом до 10 тыс.ед. в мл, с общей жесткостью до 15 мг-экв/л, воду предварительно очищают на сетчатых фильтрах 200 мкм, осуществляют осветление воды путем ультрафильтрации, проводя процесс разделения от примесей на ультрафильтрационных мембранах со спектром фильтрации от 50 до 1000 ангстрем при давлении 0,05÷0,5 МПа, до полного устранения взвешенных веществ в пермеате, задержания всех микробиологических загрязнений, перед осветлением в воду подают флокулянт, в качестве которого используют хлористое 14% железо FeCl3, по мере загрязнения мембранных элементов проводят их очистку путем подачи и выдержки по времени моющих растворов: 50% серной кислоты и 42% щелочи или 20% гипохлорита натрия.The problem is solved in that, in the method of obtaining clarified water for feeding the water circulation cycles of ammonia production, which consists in taking the source water, subsequent clarification, flocculation, further filtering from mechanical and suspended particles and supplying the plant for receiving demineralized water with nanofiltration and reverse osmosis, according to The invention uses biologically treated chemical wastewater, storm sewage, mine wastewater and other effluents or their Mesi with a total salinity of 3-4 g / l, suspended solids up to 50 mg / l, with a total microbial number of up to 10 thousand units in ml, with a total hardness of up to 15 mEq / l, the water is preliminarily purified on 200 microns strainers, the water is clarified by ultrafiltration, and the process of separation from impurities is carried out on ultrafiltration membranes with a filtration spectrum from 50 to 1000 angstroms at a pressure of 0.05 ÷ 0.5 MPa, until the suspended solids in the permeate are completely eliminated, all microbiological contaminants are retained, a flocculant is fed into the water before clarification, using 14% iron chloride FeCl 3 as the membrane elements are contaminated. cleaning by feeding and soaking in time washing solutions: 50% sulfuric acid and 42% alkali or 20% sodium hypochlorite.

В настоящее время мембранная технология ультрафильтрации в условиях дефицита водных ресурсов является наиболее предпочтительной для водоподготовок в части технико-экономических показателей. Ее применение на водоподготовках позволит использовать минерализованные сточные воды: биологически очищенные сточные воды химического производства, шахтные воды, ливневые, дренажные и другие или их смесь без забора речной воды.Currently, membrane ultrafiltration technology in conditions of water scarcity is the most preferable for water treatment in terms of technical and economic indicators. Its use in water treatment will allow the use of mineralized wastewater: biologically treated chemical wastewater, mine water, stormwater, drainage, and others, or a mixture thereof without the intake of river water.

Ультрафильтрационный метод разделения используют на стадии предварительной очистки воды вместо традиционных схем известкования с коагулированием и дальнейшей доочисткой воды на механических фильтрах. Ультрафильтрационные мембраны применительно ко всем видам технической воды на ОАО «Концерн Стирол» могут работать в диапазоне 90-95% извлечения очищенной воды со 100% задержанием всех микробиологических загрязнений в воде и 100% задержанием взвешенных веществ.The ultrafiltration separation method is used at the stage of preliminary water purification instead of traditional liming schemes with coagulation and further post-treatment of water on mechanical filters. Ultrafiltration membranes applicable to all types of process water at Concern Stirol OJSC can operate in the range of 90-95% recovery of purified water with 100% retention of all microbiological contaminants in the water and 100% retention of suspended solids.

Ультрафильтрация является одним из самых эффективных и многофункциональных методов предварительной очистки воды перед ее подачей на обратноосмотическое опреснение и очистку. Метод ультрафильтрации оказывается достаточным для получения осветленной воды необходимых кондиций, поскольку в фильтрате практически отсутствуют взвешенные частицы, микроорганизмы, эмульгированные вещества, а также органические соединения.Ultrafiltration is one of the most effective and multifunctional methods for pre-treatment of water before it is fed to reverse osmosis desalination and purification. The ultrafiltration method is sufficient to obtain clarified water of the necessary conditions, since the filtrate contains practically no suspended particles, microorganisms, emulsified substances, and also organic compounds.

Процесс ультрафильтрационной очистки сточных вод используют как предварительную стадию перед удалением низкомолекулярных неорганических солей и молекулярных органических соединений (спирты, сахара, гуминовые и фульвокислоты, растворители, низкомолекулярные соединения, пестициды и др.) при помощи нанофильтрации или обратного осмоса.The process of ultrafiltration wastewater treatment is used as a preliminary stage before the removal of low molecular weight inorganic salts and molecular organic compounds (alcohols, sugars, humic and fulvic acids, solvents, low molecular weight compounds, pesticides, etc.) using nanofiltration or reverse osmosis.

Внедрение заявленного способа позволит создать современный комплекс очистки воды по схеме: ультрафильтрация, нанофильтрация и обратный осмос.Implementation of the claimed method will allow you to create a modern complex of water purification according to the scheme: ultrafiltration, nanofiltration and reverse osmosis.

Использование ультрафильтрационного разделения в промышленной технологии и системе очистки сточных вод обусловлено следующими преимуществами:The use of ultrafiltration separation in industrial technology and the wastewater treatment system is due to the following advantages:

- снижением затрат тепла, т.к. этот процесс осуществляют при температуре окружающей среды, отпадает необходимость подогрева воды перед осветлителями, ультрафильтрационные мембраны могут работать даже при температуре исходной воды 5°С;- reduction of heat costs, because this process is carried out at ambient temperature, there is no need to heat water in front of clarifiers, ultrafiltration membranes can work even at a source water temperature of 5 ° C;

- заменой неэффективного оборудования осветлителей и механических фильтров на более эффективное - безреагентное баромембранное;- replacement of inefficient equipment of clarifiers and mechanical filters with more efficient - reagent-free baromembrane;

- высокой эффективностью разделения, т.к. полностью задерживаются все микробиологические и механические загрязнения, содержащиеся в исходной воде, снижается содержание железа;- high separation efficiency, as all microbiological and mechanical impurities contained in the source water are completely retained, the iron content is reduced;

- повышением экономичности, т.к. исключаются расход пара и потери тепла при продувках котлов за счет прекращения образования шлама в виде Са(СО)3, Mg(OH)2 в осветлителях при использовании извести в сочетании с коагулянтами или флокулянтами;- increase in profitability since steam consumption and heat loss during boiler blowdown are eliminated by stopping the formation of sludge in the form of Ca (CO) 3 , Mg (OH) 2 in clarifiers when using lime in combination with coagulants or flocculants;

- снижением себестоимости продукции за счет прекращения применения химических реагентов, используемых при очистке воды в осветлителях;- reducing the cost of production due to the cessation of the use of chemicals used in water treatment in clarifiers;

- увеличением надежности, т.к. вода после очистки на ультрафильтрационных мембранах имеет стабильные свойства и не образует кристаллов шлама на оборудовании и фильтрах тонкой очистки установок нанофильтрации и обратного осмоса, что увеличивается срок их службы, сокращает расход моющих средств;- increase in reliability, because water after cleaning on ultrafiltration membranes has stable properties and does not form sludge crystals on equipment and fine filters of nanofiltration and reverse osmosis plants, which increases their service life and reduces the consumption of detergents;

- увеличением межпромывочного периода за счет уменьшения загрязнения мембран;- an increase in the inter-washing period due to the reduction of membrane contamination;

- возможностью создания рецикла выделенных веществ и воды, что позволит исключить забор речной воды для нужд концерна;- the possibility of creating a recycling of selected substances and water, which will allow to exclude the intake of river water for the needs of the concern;

- сокращением количества сбрасываемых сточных вод и шламов в водохранилища ОАО «Концерн Стирол» с регенерационными стоками Na-катионитовых фильтров;- reduction in the amount of discharged wastewater and sludge into the reservoirs of Concern Stirol OJSC with regenerative effluents of Na-cation exchange filters;

- упрощением работы обслуживающего персонала, т.к. работа ультрафильтрационной установки полностью автоматизирована.- simplification of the staff, as the operation of the ultrafiltration unit is fully automated.

Для процесса ультрафильтрации промышленных сточных вод целесообразно использовать мембраны с размером пор от 50 до 1000 ангстрем, осуществляя разделение при рабочем давлении 0,05-0,5 МПа. Для мембран с меньшим размером пор, которые имеют более высокую начальную продуктивность, наблюдается (как и в случае повышения рабочего давления) интенсивное снижение продуктивности в процессе эксплуатации.For the process of ultrafiltration of industrial wastewater, it is advisable to use membranes with pore sizes from 50 to 1000 angstroms, performing separation at a working pressure of 0.05-0.5 MPa. For membranes with a smaller pore size, which have a higher initial productivity, an intensive decrease in productivity during operation is observed (as in the case of an increase in working pressure).

Предварительная обработка исходной воды оптимально подобранным флокулянтом FeCl3 позволит организовать стабильный процесс ультрафильтрации и обеспечить надежный и эффективный режим работы мембранам обратного осмоса без выпадения на них осадка с увеличением межпромывочного периода.Pretreatment of the source water with an optimally selected FeCl 3 flocculant will make it possible to organize a stable ultrafiltration process and provide a reliable and efficient operating mode for reverse osmosis membranes without precipitation on them with an increase in the interwashing period.

Предварительная фильтрация исходной воды через сетчатый фильтр с размерами пор 200 мкм позволит удалить грубые взвеси, окалины, водоросли из исходной воды, избежать блокировки работы ультрафильтрационного модуля.Pre-filtration of the source water through a mesh filter with a pore size of 200 μm will allow you to remove coarse suspensions, scales, algae from the source water, to avoid blocking the operation of the ultrafiltration module.

На чертеже представлена принципиальная схема осуществления заявленного способа.The drawing shows a schematic diagram of the implementation of the claimed method.

Схема включает в себя сетчатый предфильтр 1, бак запаса исходной воды 2, центробежный насос исходной воды 3, модуль ультрафильтрации 4, состоящий из одного мембранного фильтрующего элемента, производительностью 2,5-4,5 м3/ч в зависимости от качества исходной воды, емкость запаса пермеата 5, бак запаса флокулянта 6, насос-дозатор флокулянта 7, бак запаса кислоты 8, насос-дозатор кислоты 9, бак запаса щелочи 10, насос-дозатор щелочи 11, насос пермеата для обратной промывки мембраны 12, бортового компьютера системы управления.The scheme includes a mesh prefilter 1, a source water supply tank 2, a centrifugal source water pump 3, an ultrafiltration module 4, consisting of one membrane filter element, with a productivity of 2.5-4.5 m 3 / h, depending on the quality of the source water, permeate stock tank 5, flocculant stock tank 6, flocculant metering pump 7, acid stock tank 8, acid metering pump 9, alkali stock tank 10, alkali metering pump 11, permeate pump for backwashing of the membrane 12, on-board computer of the control system .

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Исходная вода, подаваемая в систему ультрафильтрации, представляет собой смесь промышленных сточных вод, вод с угольных шахт, поверхностных вод, биологически очищенных сточных вод и др. Воду собирают в водохранилище. Качественный состав исходной воды приведен в Табл 1.The source water supplied to the ultrafiltration system is a mixture of industrial wastewater, water from coal mines, surface water, biologically treated wastewater, etc. Water is collected in a reservoir. The qualitative composition of the source water is given in Table 1.

Неочищенную воду из водохранилища предварительно пропускают через сетчатый фильтр (200 мкм) 1 для удаления грубых взвесей, окалины, водорослей, осадочных веществ и после фильтрации собирают в резервуар исходной воды 2. Циркуляционным насосом 3 исходную воду подают в модуль ультрафильтрации 4. Между насосом 3 и модулем 4 установлен агрегат флокуляции 6. Раствор флокулянта FeCl3 впрыскивают посредством дозирующего насоса 7. Вода, пройдя через модуль ультрафильтрации 4, поступает в бак запаса пермеата 5. Пермеат подают на частичную деминерализацию в нанофильтрационную установку и далее для получения глубоко деминерализованной воды с помощью установки обратного осмоса. Часть пермеата используют для систематических промывок и химических очисток. Концентрат сбрасывают в отстойник и далее в пруд на биохимическую очистку, откуда насосной станцией подают на концерн для повторного использования. Цикл по воде замыкается.The untreated water from the reservoir is preliminarily passed through a strainer (200 μm) 1 to remove coarse suspensions, scale, algae, and sedimentary substances and, after filtration, is collected in the source water tank 2. By the circulation pump 3, the source water is supplied to the ultrafiltration module 4. Between pump 3 and module 4 is mounted flocculation unit 6. a solution of flocculant FeCl 3 is injected via a dosing pump 7. Water, having passed through the ultrafiltration unit 4 is supplied to the reserve tank 5. The permeate permeate is fed to a partial demineralization a nanofiltration unit and further to obtain deep demineralised water using reverse osmosis. Part of the permeate is used for systematic washes and chemical cleanings. The concentrate is discharged into a sump and then into a pond for biochemical treatment, from where a pumping station serves the concern for reuse. The water cycle closes.

При снижении производительности ультрафильтрационной установки производят промывку мембран кислотой, щелочью и гипохлоритом натрия путем снятия давления и рециркуляции исходного раствора с дальнейшей обработкой моющими растворами, что дает возможность полностью возобновить продуктивность мембраны. Для этого подают насосом-дозатором 9 кислоту из бака запаса 8 и щелочь из бака запаса 10 насосом-дозатором щелочи 11 и гипохлорит (не показан). Пермеат на промывку подается насосом 12. Периодичность регенерации мембран зависит от степени загрязнения сточных вод и проводится через 5-10 суток. Отработанный моющий раствор, который содержит ПАВ, направляют назад в емкость с загрязненной сточной водой, которая подлежит ультрафильтрационной очистке.With a decrease in the productivity of the ultrafiltration unit, the membranes are washed with acid, alkali and sodium hypochlorite by depressurizing and recycling the initial solution with further treatment with washing solutions, which makes it possible to fully resume membrane productivity. To do this, acid pump from the reserve tank 8 and alkali from the reserve tank 10 are supplied with a metering pump 9 and an alkali metering pump 11 and hypochlorite (not shown). Permeate for washing is supplied by pump 12. The frequency of membrane regeneration depends on the degree of pollution of wastewater and is carried out after 5-10 days. The spent cleaning solution, which contains a surfactant, is sent back to the container with contaminated wastewater, which is subject to ultrafiltration treatment.

В процессе эксплуатации установки были опробованы варианты работы в зависимости от применения различных флокулянтов, таких как Fe2(SO4)3, FeCl3, Al2(SO4)3. Рабочие параметры фильтрации с флокуляцией приведены в таблице 2. Качество неочищенной воды и ее предварительная обработка перед ультрафильтрацией играют решающую роль. Ультрафильтрация воды, без какого-либо флокулянта, может проводиться только вместе с частой химической обратной промывкой (<2 ч) и с химической очисткой (<1 недели).During the operation of the installation, work options were tested depending on the use of various flocculants, such as Fe 2 (SO 4 ) 3 , FeCl 3 , Al 2 (SO 4 ) 3 . The operating parameters of flocculation filtration are shown in Table 2. The quality of the raw water and its preliminary treatment before ultrafiltration play a decisive role. Ultrafiltration of water, without any flocculant, can only be carried out together with frequent chemical backwashing (<2 hours) and with chemical cleaning (<1 week).

Как видно из табл.2 для рационального и успешного осветления воды предпочтительным вариантом является ультрафильтрация с флокуляцией FeCl3, т.к. с этим флокулянтом можно получить стабильный процесс ультрафильтрации с увеличенным фильтроциклом. При подаче воды на второй этап обработки обратным осмосом, избегают применения Al2(SO4)3, так как возможно выпадение осадка Al2(SO4)3 при рН 6,8-7,2 на мембраны, что требует более частой их очистки.As can be seen from table 2 for rational and successful clarification of water, the preferred option is ultrafiltration with flocculation of FeCl 3 , because With this flocculant, you can get a stable ultrafiltration process with an increased filter cycle. When water is supplied to the second stage of reverse osmosis treatment, the use of Al 2 (SO 4 ) 3 is avoided, since precipitation of Al 2 (SO 4 ) 3 at pH 6.8–7.2 on the membranes is possible, which requires more frequent cleaning .

Нежелательно использовать раствор Fe2(SO4)3, т.к. при использовании этого флокулянта уменьшается фильтроцикл, не обеспечивается стабильный режим работы модуля без частого проведения химических промывок.It is undesirable to use a solution of Fe 2 (SO 4 ) 3 , because when using this flocculant, the filter cycle decreases, the module does not provide a stable mode of operation without frequent chemical washes.

Создание оптимальных условий ультрафильтрации с применением флокуляции позволит установке работать со стабильной нагрузкой, а мембранная система может обеспечить, как минимум, 90÷95% выхода осветленной воды.Creating optimal ultrafiltration conditions using flocculation will allow the unit to work with a stable load, and the membrane system can provide at least 90 ÷ 95% of the clarified water yield.

Примеры осуществления способа.Examples of the method.

Пример 1 (прототип). Исходную речную воду из канала «Северский Донец-Донбасс» в количестве 246 т/ч подают в осветлители типа ВТИ-250 И, предварительно нагревая до t=35°C в теплообменниках. Качество исходной речной воды приведено в таблице 3. Мощность установки по осветленной воде 240 м3/ч. Технологию получения осветленной воды осуществляют по методу умягчения речной воды в осветлителях по схеме известкования и коагуляции с последующим осветлением на механических фильтрах.Example 1 (prototype). The initial river water from the Seversky Donets-Donbass canal in the amount of 246 t / h is supplied to clarifiers of the VTI-250 I type, pre-heated to t = 35 ° C in heat exchangers. The quality of the source river water is shown in table 3. The capacity of the plant for clarified water is 240 m 3 / h. The technology for producing clarified water is carried out by the method of softening river water in clarifiers according to the scheme of liming and coagulation, followed by clarification on mechanical filters.

В осветлителе в воду дозируется известковое молоко Са(ОН)3 5%, коагулянт - сернокислое железо (II) FeSO4 6% в виде растворов в соотношении 1÷2,4, а также флокулянт - раствор полиакриламида 0,1%. Из осветлителей известково-коагулированную воду с остаточной жесткостью до 5 мг-экв/л, щелочностью 1,2-0,7 мг-экв/л, нестабильностью 0,1 мг-экв/л, содержанием взвешенных веществ 15 мг/л, рН 10,5 подают на механические фильтры, загруженные антрацитовой крошкой, где воду осветляют до содержания взвешенных веществ 5 мг/л. Осадок из осветлителей в виде шлама выводится непрерывной и периодической продувками. Продувка осветлителя составляет около 2%. Доумягчение осветленной воды до 10 мкг-экв/л осуществляют на Na-катионитовых фильтрах. В умягченную воду с целью снижения рН воды до 8,5 после указанных фильтров дозируют серную кислоту.In a clarifier, lime milk Ca (OH) 3 5% is dosed into water, coagulant is iron sulfate (II) FeSO 4 6% in the form of solutions in the ratio of 1 ÷ 2.4, and flocculant is a 0.1% polyacrylamide solution. Of the clarifiers, lime-coagulated water with a residual hardness of up to 5 mEq / l, alkalinity of 1.2-0.7 mEq / l, instability of 0.1 mEq / l, suspended solids 15 mg / l, pH 10.5 served on mechanical filters loaded with anthracite chips, where the water is clarified to a suspended matter content of 5 mg / L. Sludge from clarifiers in the form of sludge is discharged by continuous and periodic purges. Purge bleach is about 2%. The softening of clarified water to 10 μg-eq / L is carried out on Na-cation exchange filters. Sulfuric acid is metered into softened water in order to lower the pH of the water to 8.5 after these filters.

Характеристика производимой продукции - осветленной воды приведена в таблице 3.The characteristics of the products - clarified water are given in table 3.

При обработке речной воды 1000 м3 с расходным коэфициентом 1,025 израсходовано 93 кг FeSO4, извести негашеной СаО - 236 кг, полиакриламида технического - 14,3 кг. Всего потрачено 343,3 кг химических реагентов, тепла 113 ГДж, электроэнергии 1920 МДж. Количество жидких отходов в виде шламовой воды составило 25 м3 на 1000 м3 известково-коагулированной воды. Количество стоков 240 м3/сут [4]. Шламовую воду после осветлителей сбрасывают на установку нейтрализации предприятия.When processing river water of 1000 m 3 with a consumable coefficient of 1.025, 93 kg of FeSO 4 were consumed, quicklime CaO - 236 kg, industrial polyacrylamide - 14.3 kg. A total of 343.3 kg of chemicals, heat 113 GJ, and electricity 1920 MJ were spent. The amount of liquid waste in the form of sludge water was 25 m 3 per 1000 m 3 of lime-coagulated water. The quantity of effluents is 240 m 3 / day [4]. Sludge water after clarifiers is discharged to the neutralization plant.

Себестоимость 1000 м3 известково-коагулированой воды составила 152,32 долл. США [5. Калькуляция себестоимости ИКВ за ноябрь 2003 г. ОАО «Концерн Стирол»]. Сравнительные данные приведены в табл.4.The cost of 1000 m 3 of lime-coagulated water amounted to 152.32 US dollars [5. Calculation of the cost of ICV for November 2003 OJSC Concern Stirol]. Comparative data are given in table 4.

Пример 2 (прототип). Исходной водой является смесь стоков и речной воды. Расход речной воды составил 100-250 т/ч и стоков минерализованных после усреднения и нейтрализации 150-250 т/ч.Example 2 (prototype). Source water is a mixture of effluents and river water. The flow of river water amounted to 100-250 t / h and mineralized effluents after averaging and neutralization of 150-250 t / h.

Технологический процесс умягчения осуществляют по схеме: известково-содового с коагуляцией осаждения накипеобразователей, осветление на механических фильтрах с последующим 2-ступенчатым натрийкатионированием. Процесс осаждения аналогичен описанному в примере 1.The softening process is carried out according to the scheme: lime-soda with coagulation of scale formation, clarification on mechanical filters, followed by 2-stage sodium cation. The deposition process is similar to that described in example 1.

Качество исходной воды приведено в таблице 3.The quality of the source water is shown in table 3.

Кроме прочего (аналогично примеру 1), в осветлитель вводится раствор кальцинированной соды Na2СО3 - 5% для более глубокого умягчения воды.Among other things (analogously to example 1), a solution of soda ash Na 2 CO 3 - 5% is introduced into the clarifier for deeper softening of water.

Качество полученной осветленной воды приведено в таблице 3. Расход основных видов материалов и себестоимость полученной известково-коагулированой воды приведены в табл.4.The quality of the clarified water obtained is given in table 3. The consumption of the main types of materials and the cost of the obtained lime-coagulated water are given in table 4.

Пример 3 (заявляемая технология). Для получения осветленной воды использована установка с ультрафильтрационными мембранами производительностью 2400 м3/ч. В состав предочистки вошли 6 модулей производительностью 400 м3/ч. В качестве исходной воды используют смесь промышленных сточных вод, вод с угольных шахт и поверхностные воды, биологически очищенные сточные воды и др. с минерализацией до 3,5 г/л в количестве 2667 м3/ч без забора речной воды. Качество исходной воды приведено в табл.1.Example 3 (the claimed technology). To obtain clarified water, an installation with ultrafiltration membranes with a productivity of 2400 m 3 / h was used. The pre-treatment included 6 modules with a capacity of 400 m 3 / h. As the source water, a mixture of industrial wastewater, water from coal mines and surface waters, biologically treated wastewater, etc. with a salinity of up to 3.5 g / l in an amount of 2667 m 3 / h without the intake of river water is used. The quality of the source water is given in table 1.

В результате получили осветленную воду с качеством, приведенным в табл.1. Как видно из табл.1, система ультрафильтрации обеспечивает лучшую очистку исходной воды от железа, взвешенных веществ и микробиологии, чем существующая предочистка. Выход показал, что ультрафильтрационные мембраны могут работать в диапазоне 90÷95% извлечения очищенной воды со 100% задержанием всех микробиологических загрязнений в воде и 100% задержанием взвешенных веществ.As a result, clarified water was obtained with the quality shown in Table 1. As can be seen from table 1, the ultrafiltration system provides a better purification of source water from iron, suspended solids and microbiology than the existing pre-treatment. The output showed that ultrafiltration membranes can operate in the range of 90 ÷ 95% recovery of purified water with 100% retention of all microbiological contaminants in the water and 100% retention of suspended solids.

Для производства 1000 м3 очищенной воды израсходовано гипохлорида натрия 0,002 т, электроэнергии 0,5 тыс.кВт/ч, теплоэнергии 1,75 Гкал. Шламовые воды отсутсвуют.For the production of 1000 m 3 of purified water, sodium hypochloride of 0.002 tons, electricity of 0.5 thousand kW / h, heat energy of 1.75 Gcal was used. Slurry water is not available.

Ультрафильтрационная установка имеет годовую экономию извести - 5145 т, коагулянта 1770 т. Производственная себестоимость составила 105,39 доллара США за 1000 м3 очищенной воды, что на 46,93 доллара дешевле, чем в прототипе. Сравнительные данные приведены в табл.4.The ultrafiltration unit has an annual saving of lime - 5145 tons, coagulant 1770 tons. Production cost amounted to 105.39 US dollars per 1000 m 3 of purified water, which is 46.93 dollars cheaper than in the prototype. Comparative data are given in table 4.

Как видно из табл.4, технология получения осветленной воды с использованием ультрафильтрации по своим экономическим и экологическим показателям значительно превосходит технологию с использованием традиционных схем известкования с коагулированием.As can be seen from table 4, the technology for producing clarified water using ultrafiltration in its economic and environmental indicators significantly surpasses the technology using traditional liming schemes with coagulation.

Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005

Claims (1)

Способ получения осветленной воды для питания водооборотных циклов аммиачного производства, заключающийся в заборе исходной воды, ее последующем осветлении, флокуляции, фильтрации от механических и взвешенных частиц и подаче на установку получения деминерализованной воды нанофильтрацией и обратным осмосом, отличающийся тем, что в качестве исходной воды используют биологически очищенные сточные воды химического производства, ливневые стоки, шахтные сточные воды и другие стоки или их смеси с общим солесодержанием 3-4 г/л, содержанием взвешенных веществ до 50 мг/л, с общим микробным числом до 10 тыс.ед. в мл., с общей жесткостью до 15 мг·экв/л, воду предварительно очищают на сетчатых фильтрах 200 мкм, осуществляют осветление воды путем ультрафильтрации, проводя процесс разделения от растворенных примесей на ультрафильтрационных мембранах со спектром фильтрации от 50 до 1000 ангстрем при давлении 0,05-0,5 МПа, до полного устранения взвешенных веществ в пермеате, задержания всех микробиологических загрязнений, перед осветлением в воду подают флокулянт, в качестве которого используют хлористое железо 14% FeCl3, по мере загрязнения мембранных элементов проводят их очистку путем подачи и выдержки по времени моющих растворов: 50% серной кислоты и 42% щелочи или 20% гипохлорита натрия.A method of producing clarified water for feeding the water circulation cycles of ammonia production, which consists in collecting the initial water, its subsequent clarification, flocculation, filtration from mechanical and suspended particles and supplying the plant for the production of demineralized water with nanofiltration and reverse osmosis, characterized in that the source water is used biologically treated chemical wastewater, storm sewage, mine wastewater and other effluents or mixtures thereof with a total salt content of 3-4 g / l, content of suspended substances up to 50 mg / l, with a total microbial number of up to 10 thousand units in ml., with a total hardness of up to 15 mg · equiv / l, water is preliminarily purified on 200 microns strainers, the water is clarified by ultrafiltration, carrying out the separation process from dissolved impurities on ultrafiltration membranes with a filtration spectrum from 50 to 1000 angstroms at a pressure of 0 , 05-0,5 Mpa, until the problem of suspended solids in the permeate, detention of microbiological contaminants in water before clarification is fed flocculant, which is used as ferric chloride 14% FeCl 3, the extent of contamination of the membrane element in their cleaning is carried out by feeding and exposure time of washing solutions: 50% sulfuric acid and 42% caustic or 20% sodium hypochlorite.
RU2004134490/15A 2004-08-10 2004-11-25 Clarified water production process RU2294794C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA20040806656 2004-08-10
UA20040806656A UA72675C2 (en) 2004-08-10 2004-08-10 A method for obtaining the clarified water

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004134490A RU2004134490A (en) 2006-05-10
RU2294794C2 true RU2294794C2 (en) 2007-03-10

Family

ID=34618243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004134490/15A RU2294794C2 (en) 2004-08-10 2004-11-25 Clarified water production process

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2294794C2 (en)
UA (1) UA72675C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013163146A1 (en) * 2012-04-23 2013-10-31 Aquatech International Corporation Low energy reverse osmosis process
RU2516130C2 (en) * 2012-05-17 2014-05-20 Абрам Арамович Аветян Bbc water treatment plant
RU2551499C1 (en) * 2014-01-31 2015-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") Water treatment plant of combined heat and power plant
RU2753350C1 (en) * 2020-09-30 2021-08-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" Method for conducting water-chemical regime and regeneration of baromembrane water treatment plant using unified correction and washing composition
RU2806144C1 (en) * 2023-02-28 2023-10-26 Публичное акционерное общество "Газпром" Method for purifying water-methanol solutions to remove salts

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102815814A (en) * 2011-06-10 2012-12-12 天源环保有限公司 Mine drainage water deep treatment technology

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БРЫК М.Т. и др. Применение мембран для создания систем кругового водопотребления. - М.: Химия, 1990, с.32-37. *
ДЫТНЕРСКИЙ Ю.И. Баромембранные процессы. Теория и расчет. - М.: Химия, 1986, с.8. *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013163146A1 (en) * 2012-04-23 2013-10-31 Aquatech International Corporation Low energy reverse osmosis process
CN103502158A (en) * 2012-04-23 2014-01-08 水技术国际公司 Low energy reverse osmosis process
US8980100B2 (en) 2012-04-23 2015-03-17 Aquatech International Corporation Low energy reverse osmosis process
RU2516130C2 (en) * 2012-05-17 2014-05-20 Абрам Арамович Аветян Bbc water treatment plant
RU2551499C1 (en) * 2014-01-31 2015-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") Water treatment plant of combined heat and power plant
RU2753350C1 (en) * 2020-09-30 2021-08-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" Method for conducting water-chemical regime and regeneration of baromembrane water treatment plant using unified correction and washing composition
RU2806144C1 (en) * 2023-02-28 2023-10-26 Публичное акционерное общество "Газпром" Method for purifying water-methanol solutions to remove salts

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004134490A (en) 2006-05-10
UA72675C2 (en) 2005-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105800885B (en) The resource utilization of high-concentration hardly-degradable salt-containing organic wastewater utilizes processing system
CN105800886B (en) The resource utilization of high-concentration hardly-degradable salt-containing organic wastewater utilizes treatment process
KR101075885B1 (en) Water purification apparatus and method for using pressure filter and pore control fiber filter
US20110163032A1 (en) High recovery sulfate removal process
CN101646480A (en) Handle the method for waste water or sewage
CN205999220U (en) The resource of high-concentration hardly-degradable salt-containing organic wastewater recycles processing system
CN102417253B (en) In-depth treatment zero-discharge recovery equipment for heavy metal waste water
KR20130093499A (en) Anaerobic membrane bioreactor for treating a waste stream
CN110240342A (en) A kind of arid and cold region garbage leachate treatment device and method
CN105923820A (en) Near zero emission treatment process for flue gas desulfurization waste water
CN101870530A (en) Method for treating and recycling circulating wastewater
Broom et al. The treatment of heavy metal effluents by crossflow microfiltration
RU2757113C1 (en) Filter treatment plant for solid communal waste land
CN204981431U (en) Adopt tubular micro -filtration membrane&#39;s desulfurization waste water recycling processing system
CN205442916U (en) Contain salt effluent disposal system
CN109422383A (en) A kind of Treated sewage reusing treatment process
RU2294794C2 (en) Clarified water production process
KR20040002594A (en) Liquid treatment method and apparatus
CN205347023U (en) Contain useless pretreatment of water device of salt
CN209685528U (en) Waste water treatment system
RU110738U1 (en) INSTALLATION FOR DEEP CLEANING OF WASTE WATER FROM IONS OF HEAVY METALS AND ANIONS
CN215559437U (en) Wastewater treatment system
CN215559636U (en) Wastewater treatment system
CN213771708U (en) Novel membrane treatment system for wastewater hardness removal
CN209010325U (en) A kind of complete processing equipment of Wastewater in Biologic Pharmacy zero-emission

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091126

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20131126