LT6826B - Vandens nudruskinimo būdas ir tokiu būdu gaunamas produktas - Google Patents

Vandens nudruskinimo būdas ir tokiu būdu gaunamas produktas Download PDF

Info

Publication number
LT6826B
LT6826B LT2019526A LT2019526A LT6826B LT 6826 B LT6826 B LT 6826B LT 2019526 A LT2019526 A LT 2019526A LT 2019526 A LT2019526 A LT 2019526A LT 6826 B LT6826 B LT 6826B
Authority
LT
Lithuania
Prior art keywords
water
regeneration
technology
product
charge
Prior art date
Application number
LT2019526A
Other languages
English (en)
Other versions
LT2019526A (lt
Inventor
Giedrius RUTKAUSKAS
RUTKAUSKAS Giedrius
Nicolai Michael ARION
Michael ARION Nicolai
Original Assignee
Uab „Arionex Lt
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 Uab „Arionex Lt filed Critical Uab „Arionex Lt
Priority to LT2019526A priority Critical patent/LT6826B/lt
Priority to PCT/IB2020/060288 priority patent/WO2021090153A1/en
Publication of LT2019526A publication Critical patent/LT2019526A/lt
Publication of LT6826B publication Critical patent/LT6826B/lt

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J39/00—Cation exchange; Use of material as cation exchangers; Treatment of material for improving the cation exchange properties
    • B01J39/04—Processes using organic exchangers
    • B01J39/05—Processes using organic exchangers in the strongly acidic form
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J49/00—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor
    • B01J49/05—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor of fixed beds
    • B01J49/06—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor of fixed beds containing cationic exchangers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J49/00—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor
    • B01J49/05—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor of fixed beds
    • B01J49/07—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor of fixed beds containing anionic exchangers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J49/00—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor
    • B01J49/05—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor of fixed beds
    • B01J49/08—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor of fixed beds containing cationic and anionic exchangers in separate beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J49/00—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor
    • B01J49/50—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor characterised by the regeneration reagents
    • B01J49/53—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor characterised by the regeneration reagents for cationic exchangers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J49/00—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor
    • B01J49/50—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor characterised by the regeneration reagents
    • B01J49/57—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor characterised by the regeneration reagents for anionic exchangers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05C—NITROGENOUS FERTILISERS
    • C05C1/00—Ammonium nitrate fertilisers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05C—NITROGENOUS FERTILISERS
    • C05C3/00—Fertilisers containing other salts of ammonia or ammonia itself, e.g. gas liquor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05C—NITROGENOUS FERTILISERS
    • C05C5/00—Fertilisers containing other nitrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05C—NITROGENOUS FERTILISERS
    • C05C5/00—Fertilisers containing other nitrates
    • C05C5/04—Fertilisers containing other nitrates containing calcium nitrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F7/00—Fertilisers from waste water, sewage sludge, sea slime, ooze or similar masses
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
    • C02F2001/422—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange using anionic exchangers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
    • C02F2001/425—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange using cation exchangers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/16—Regeneration of sorbents, filters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/20—Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
  • Fertilizers (AREA)

Abstract

Technologija skirta vandens, kuris yra naudojamas technologinėms reikmėms, nudruskinimui (demineralizacijai). Technologija nudruskinimo procese nesudaro atliekų, teršiančių aplinką. Nudruskintas vanduo yra naudojamas pramonės procesuose, siekiant apsaugoti įrenginius nuo druskų nuosėdų arba kaip tirpalų, skystų produktų skiediklis, siekiant išvengti papildomų priemaišų - druskų, esančių vandenyje. Technologija yra pagrįsta joninių mainų principu. Filtruojant vandenį per katijonitinę ir anijonitinę įkrovas iš vandens yra pašalinamos druskos (katijonai ir anijonai), pakeičiant juos H+ ir OH- jonus. Katijonitas yra regeneruojamas koncentruota azoto rūgštimi, anijonitas - amoniakiniu vandens tirpalu. Regeneracijos produktas savo sudėtimi yra artimas kompleksinių mineralinių trąšų sudėčiai, dėl to, priklausomai nuo nudruskinamo vandens sudėties, yra pritaikomas skystų ar birių kompleksinių mineralinių trąšų gamyboje.

Description

Išradimo sritis
Išradimas yra skirtas vandens, kuris yra naudojamas garo katilų pildymui ar kitoms technologinėms reikmėms, nudruskinimui (demineralizacijai), o tiksliau būdas nudruskinimui nesudarant atliekų ir tokiu būdu gaunamas produktas.
Technikos lygis
Nudruskintas vanduo yra naudojamas pramonės procesuose, siekiant apsaugoti įrenginius (garo, vandens šildymo katilus, turbinas ir t.t.) nuo druskų nuosėdų arba kaip tirpalų, skystų produktų skiediklis, siekiant išvengti papildomų priemaišų - druskų, esančių vandenyje. Vandens nudruskinimo technologijos, pašalindamos iš vandens druskas, sukuria nuotekas su koncentruotu druskų kiekiu. Šiandiena, siekiant mažinti aplinkos taršą, nuotekų, išleidžiamų j aplinką normos reglamentuoja druskų ir atskirų cheminių elementų koncentracijas. Dėl to pramonės įmonės susiduria su išleidžiamų nuotekų problema, ypač, kai nėra kitų nuotekų, kurios galėtų atskiesti nudruskinimo procese susidarančių nuotekų.
Įprastinė jonų mainų technologija yra vandens filtravimas per jonų mainų dervą. Vanduo yra filtruojamas per katijonitinę įkrovą ir iš vandens yra pašalinami katijonai (pakeičiami į H joną), esantys vandenyje, po to vanduo yra filtruojamas per anijonitinę įkrovą ir iš vandens yra pašalinami anijonai (pakeičiami į OH joną), esantys vandenyje. Tokiu būdu iš vandens yra pašalinamos druskos. Išeikvojus jonitines dervas, jos yra regeneruojamos. Katijonitinės dervos regeneracijai yra naudojama 0,5-2,5% sieros rūgštis (H2SO4), arba 4-5% druskos rūgštis (HCI), anijonitinės dervos regeneracijai yra naudojamas 4-5% natrio šarmas (NaOH) arba kalio hidroksidas KOH (4-6%) (Purolite Engineering Manual-Puropack packed-Bed Technology, 1999).
Taip pat katijonito regeneracijai gali būti naudojama azoto rūgštis (HNO3) 46%.
Įprastinėse jonų mainų technologijose nuotekų kiekis regeneracijos metu sudaro 5-15%, skaičiuojant nuo pagaminto (nudruskinto) vandens kiekio. Nuotekų mineralizacija paprastai gaunama 5-20 g/L, be to nuotekos yra praturtinamos regeneracijoje naudojamais reagentais ir iš jų susidarančiomis druskomis NaCI, NaSO4, NaNO3.
Atvirkštinės osmozės technologijoje veikiant aukštam slėgiui yra atskiriami du vandens srautai - vienas nudruskintas vanduo, kitas koncentruotas vanduo. Technologija pagamina 25-15% koncentruoto vandens (nuotekų) ir 75-85% nudruskinto vandens. Atvirkštinės osmozės metu įvadinis vanduo yra sukoncentruojamas 4-5 kartus, t.y. jeigu žalio vandens druskingumas yra 500 mg/L, tai koncentrato druskingumas bus 2-2,5 g/L.
Abi technologijos pagamina tam tikrą nuotekų kiekį su atitinkamu aukštu druskingumu ir sudaro nepageidaujamą aplinkos taršą.
Patentas US3956115 atskleidžia jonitinių įkrovų regeneracijos koncentruotais HNO3 ir NH4 tirpalais ypatumus. Šis patentas aprašo regeneracijas jonitinių įkrovų, prisodrintų tik vienos rūšies jonais - NH4 ir NO3, valant kondensatus, užterštus amonio nitrato jonais, tačiau neaprašo galimybės regeneruoti jonitinių įkrovų, prisodrintų Ca, Mg, Na, Cl, SO4 jonais, kurie yra nudruskinimui naudojamuose vandenyse.
Patente US5951874 yra atskleistas artimiausias analogas. Patente yra aprašomos vandens sumažinimo joninių mainų sistemose galimybės, naudojant valymui paviršinį vandenį, tačiau neatskleidžia, ar naudojamos nuotekų vandens mažinimo priemonės yra galimos, darant regeneracijas su HNO3 ir NH3 tirpalais. Šis patentas atskleidžia regeneracijas tik su HCI, H2SO4, NaCI, NaOH, tirpalais.
Išradimas neturi aukščiau išvardintų trūkumų susijusių su vandens nudruskinimo būdais ir apima papildomus privalumus.
Trumpas išradimo aprašymas
Šis būdas yra pagrįstas joniniais mainais t.y. vandens filtravimu per joninių mainų įkrovą, pašalinant druskų jonus iš vandens ir, išnaudojus įkrovos imlumą, ją regeneruojant didesnės koncentracijos druskų tirpalais, tuo būdu atstatant pirminį įkrovos joninį imlumą. Dėl naudojamų atstatomųjų medžiagų, gaunamos nuotekų sudėties ir mažo nuotekų, susidarančių regeneruojant įkrovą, kiekio gaunamas nuotekos/tirpalas yra panaudojamas mineralinių trąšų gamyboje, kaip žaliava. Tuo būdu vandens nudruskinimo būdas yra benuotekis ir beatliekis.
Būdo privalumai:
1. Katijonitinės įkrovos regeneracija daroma 30-50% HNO3. Anijonitinės įkrovos regeneracija yra daroma 15-25% NH3 tirpalu.
2. Nuotekų kiekis regeneracijos metu sudaro 0,4-1%, skaičiuojant nuo filtrociklo metu pagaminto vandens kiekio. Nuotekų druskingumas sudaro 100180 g/L.
3. Nuotekos, gaunamos proceso metu yra koncentruotos ir turinčios tokią sudėtį, kad jas galima naudoti kaip sudedamąją dalį kompleksinių mineralinių trąšų gamyboje.
4. Ši technologija yra benuotekė ir beatliekė, nes visos nuotekos yra panaudojamos kaip žaliava mineralinių trąšų gamyboje.
5. Gaunama 5 kartus didesnė koncentracija (lyginant su įprastine sistema, kai regeneracija daroma ne koncentruotais reagentais) yra ekonomiškai naudingesnė, nes naudojant nuotekas kaip žaliavą sausų trąšų gamybai yra žymiai sumažinamas energijos kiekis vandens išgarinimui, o naudojant kaip skystas trąšas reikšmingai sutaupoma vieta sandėliavimui, bei transportavimo kaštai.
Naudojant įprastą technologiją, gavus 20 g/L mineralizacijos nuotekas ir siekiant pasiekti nuotekų druskingumą 150 g/L, reikėtų išgarinti likusį vandens kiekį. Išgarinimo technologija eksploataciniu ir investiciniu aspektais yra brangi, o ekologiniu požiūriu žalinga aplinkai, nes naudojami dideli energijos kiekiai.
Trumpas brėžinių aprašymas pav. yra pavaizduota vandens nudruskinimo sistemos schema.
Detalus išradimo aprašymas
Turėtų būti suprantama, kad daugybė konkrečių detalių yra išdėstytos, siekiant pateikti pilną ir suprantamą išradimo pavyzdinio įgyvendinimo aprašymą. Tačiau srities specialistui bus aišku, kad išradimo įgyvendinimo pavyzdžių detalumas neapriboja išradimo įgyvendinimo, kuris gali būti įgyvendintas ir be tokių konkrečių nurodymų. Gerai žinomi būdai, procedūros ir sudedamosios dalys nebuvo detaliai aprašyti, kad išradimo įgyvendinimo pavyzdžiai nebūtų klaidinantys. Be to, šis aprašymas neturi būti laikomas apribojančiu pateiktus įgyvendinimo pavyzdžius, o tik kaip jų įgyvendinimas.
Nors išradimo įgyvendinimo pavyzdžiai, ar jų aspektai, taip kaip parodyti ir aprašyti, apima daugybę komponentų, kurie yra pavaizduoti esantys tam tikroje bendroje erdvėje ar vietoje, kai kurie komponentai gali būti ir nutolę. Taip pat turėtų būti suprantama, kad pateikti pavyzdžiai neapsiriboja tik aprašytais komponentais ir apima ir kitus, jų funkcionavimui ir sąveikai su kitais komponentais, reikalingus elementus, kurių buvimas yra savaime suprantamas, todėl nedetalizuojamas.
Vandens, kuris yra naudojamas garo katilų pildymui ar kitoms technologinėms reikmėms, nudruskinimas apima valomo vandens padavimą siurbliu P5. Sklendės V1, V13, V2 atidarytos. Vanduo prateka kationitine kolona C ir anionitinę koloną A, patenka j talpą T6 ir persipila. Kitos sklendės uždarytos, siurbliai išjungti. Prabėgus reikiamam vandens kiekiui, atliekama regeneracija.
C kolonos regeneracija atliekama:
frakcija - siurbliu P1, atidarius sklendes V3, V9 paduodamas HNO3 tirpalas. Praleidus 4L tirpalo (išstumiamas vanduo iš jonitinės kolonos ir vamzdynų), V9 uždaroma, atidaroma V12, V14.
frakcija - praleidus reikalingą regeneracinio tirpalo kiekį, P1 išjungiamas, sklendės uždaromos. Atidaroma V5, V12, V14, siurbliu P3 pumpuojamas demineralizuotas vanduo tirpalo išstūmimui. Frakcija suleidžiama j talpą T5.
frakcija - uždaroma V14, atidaroma V19. Frakcija suleidžiama j talpą T8. Sklendės uždaromos, siurblys išjungiamas.
Iš talpos T8 siurbliu P7 per sklendes V18, V11, V10 vanduo praleidžiamas per koloną A.
j talpą T1 užpilamas koncentruotas HNO3 tirpalas sekančiai regeneracijai.
A kolonos regeneracija atliekama:
frakcija - siurbliu P4, atidarius sklendes V4, V11, V10 paduodamas NH4 tirpalas. Praleidus 4L tirpalo (išstumiamas vanduo iš jonitinės kolonos ir vamzdynų), V10 uždaroma, atidaroma V14.
frakcija - praleidus reikalingą regeneracinio tirpalo kiekį, P4 išjungiamas, sklendės uždaromos. Atidaroma V6, V11, V14, siurbliu P3 pumpuojamas demineralizuotas vanduo tirpalo išstūmimui. Frakcija suleidžiama į talpą T5.
frakcija - uždaroma V14, atidaroma V15, frakcija suleidžiama į T7.
Iš talpos T7 atitinkamas tirpalo kiekis suleidžiamas j talpą T4, atskiedžiant papildomą koncentruotą NH4 iki naudojamo regeneracijai tirpalo sekančiai regeneracijai.
frakcija - uždaroma V15, atidaroma V10. Frakcija supilama į T2.
Prieš pradedant sekantį ciklą atliekama recirkuliacija per talpą T6, siurbliu P6, atidarytos sklendės V7, V13, V2. Cirkuliacija atliekama iki pasiekiamas tinkamos kokybės nudruskintas vanduo.
Pradėjus naują filtravimo ciklą, įjungiamas siurblys P2 ir pirmų bei ketvirtos frakcijos vanduo iš talpos T2 įvedamas j įeinantį vandens srautą 3-4 L/val. greičiu.
Procesas (vandens nudruskinimas) vyksta pratekant vandeniui per jonitines įkrovas, vanduo teka iš apačios j viršų. Iš pradžių vanduo teka per stipriarūgštinio katijonito įkrovą, po to per silpnabazinio anijonito įkrovą. Naudojama suspaustų sluoksnių technologija (filtras yra pilnai pripildytas jonitinės dervos, paliekama tik laisvos vietos jonitų išsiplėtimui kompensuoti).
1. Nudruskinimo procesas vyksta pagal tokias formules:
Katijonitinė įkrova:
CaCI, MgCI, NaCI, CaSO4, MgSO4, NaSO4, Ca(HCO3), Mg(HCO3), Na(HCO3), + R-H R-(Ca, Mg, Na) + H(CI,SO4) + CO2
Anijonitinė įkrova:
H(CI, SO4) + CO2 + R-OH o R-(CI, SO4, CO2) + H2O
Nudruskinimo procesui yra naudojama katijonitinė įkrova - stipriarūgštinis katijonitas ir silpnabazinis anijonitas.
2. Regeneracijos procesas vyksta pagal tokias formules:
Katijonitinė įkrova:
R-(Ca, Mg, Na) + HNO3 « R-H + Ca(NO3)2, Mg(NO3)2, NaNO3
Anijonitinė įkrova:
R-(CI, SO4, CO2 ) + NH4OH « R-OH + (NH4 )2SO4, NH4CI + NH4CO2
Katijonitinės įkrovos regeneracijos procesas
Regeneracija yra atliekama priešpriešine kryptimi procesui - iš viršaus į apačią.
Katijonitinė derva yra regeneruojama 30-50% koncentracijos azoto rūgštimi. Po tirpalo padavimo atliekamas nudruskinto vandens padavimas regeneruojančio tirpalo išstūmimui.
Regeneracijos metu yra atskiriamos 3 nuotekų frakcijos:
1-os frakcijos sudėtyje yra 2-10% nuo viso druskų kiekio. Šis vandens kiekis yra grąžinamas j proceso pradžią.
2-os frakcijos sudėtyje yra 85-95% visų druskų kiekio. Šis nuotekų kiekis yra sumaišomas su anijonitinės įkrovos antros frakcijos nuotekomis.
3-ios frakcijos sudėtyje yra 20-40% perteklinio HNO3. Šis nuotekų kiekis yra praleidžiamas per anionitinę įkrovą. Vanduo po anijonitinės įkrovos grąžinamas j proceso pradžią.
Anijonitinės įkrovos regeneracijos procesas
Anijonitinė įkrova yra regeneruojama su 15-25% NH3 tirpalu, po tirpalo padavimo seka demineralizuoto vandens padavimas tirpalo išplovimui. Regeneracijos metu yra atskiriamos 4 nuotekų frakcijos:
1-os frakcijos sudėtyje yra 2-10% nuo viso druskų kiekio. Šis vandens kiekis yra grąžinamas į proceso pradžią.
2-os frakcijos sudėtyje yra 82-96% visų druskų kiekio. Šis nuotekų kiekis yra sumaišomas su katijonitinės įkrovos antros frakcijos nuotekomis.
3-ios frakcijos sudėtyje yra 25% NH3 perteklius. Šis tirpalas yra sunaudojamas sekančios regeneracijos NH3 tirpalo paruošimui.
frakcija yra grąžinama į proceso pradžią.
Baigus regeneracijos tirpalų padavimą ir išstūmimą, yra daroma vandens recirkuliacija, cirkuliuojant vandenį per katijonitinę ir anijonitinę kolonas, tol kol yra pasiekiama valyto vandens kokybė 15-25 pS/cm. Po recirkuliacijos, paduodamas įvadinis vanduo ir pradedamas naujas nudruskinimo ciklas.
Regeneracijos produktas yra 10-18% (100-180 g/L) koncentracijos tirpalas. Pagal savo sudėtį šis tirpalas yra artimas azotinio pagrindo mineralinių trąšų kompozicijai, dėl to gali būti panaudojamas, kaip sudedamoji žaliavos dalis, kompleksinių trąšų gamyboje, arba kaip skystų kompleksinių trąšų sudedamoji dalis. Gaunamo produkto sudėtis tiesiogiai priklauso nuo įvadinio vandens kompozicijos ir yra skirtinga kiekvieno vandens šaltinio atveju. Dėl šios priežasties regeneracijos produkto panaudojimas kiekvieno vandens šaltinio, įmonės (technologijos potencialaus naudotojo) gamybos specifikos, panaudojimo kaip žaliavos trąšų gamybai, ar skystų trąšų naudojimo artimose rinkose galimybės yra nagrinėjami kiekvienu atveju atskirai. Esant poreikiui gilesnio vandens nudruskinimui, po aprašomos technologijos naudojama maišytų dervų filtravimo technologija arba elektrodejonizacijos technologija. Preliminari regeneracijos produkto kompozicija pateikiama lentelėje.
lentelė:
Produktas %
NaNO3 10-15
Mg(NO3)2 5-10
Ca(NO3)2 15-25
NH4NO3 20-30
nh4hco3 20-30
(NH4)2SO4 2-20
nh4ci 2-20
Metodai ir medžiagos
Proceso veikimo patikrinimui, buvo atlikti bandymai. Bandymams naudota vandens paruošimo stotis, susidedanti iš: katijonitinės kolonos, anijonitinės kolonos, chemiškai atsparių siurblių, talpų vandeniui, reagentams ir tirpalams.
Visi aparatai apjungti plastikiniais vamzdžiais, atspariais naudojamiems tirpalams, su įrengta atitinkama armatūra. Stotis dalinai automatizuota (automatizacijos lygis - kritinių parametrų stebėjimas, automatinis stabdymas, viršijus kritinius parametrus).
Bandymams naudotos medžiagos:
Stipriarūgštinis katijonitas, kiekis - 14 L
Specifikacija:
Bendra talpa* Η-Form min. eq/L 1,7
Bendra talpa* Η-Form (sausas) min. eq/kg 4,8
Vienodumo koeficientas* max. 1,5
Rutuliukų dydis* > 90 % mm 0,4-1,25
Efektyvus dydis* mm 0,5-0,6
Smulkumas < 0.315 mm įprastas 0,5 % <
Masės tankis (+/- 5 %) g/L 765
Vidutinis tankis g/ml 1,15
Vandens išsaugojimas wt. % 50-55
Porų diametro vidurkis nm 33
Stabilumo temperatūros intervalas °C -20-125
Produkto saugumas maks. metų 2
Sandėliavimo temperatūros intervalas °C -20 - 40
Silpnabazinis anijonitas, kiekis - 12L
Specifikacija:
Vienodumo koeficientas* max. 1,6
Rutuliukų dydis* > 90 % mm 0,4-1,25
Efektyvus dydis* mm 0,5 -0,6
Masės tankis (+/- 5 %) g/L 640
Vidutinis tankis g/ml 1,02
Vandens išsaugojimas wt. % 52-58
Bendra talpa* min. eq/L 1,6
Stabilumas pH intervale 0-14
Produkto saugumas maks. metų 2
Stabilumo temperatūros intervalas °C -20 - 40
Filtrų regeneracijai naudojami tirpalai:
HNO3 rūgštis - 58%
NH3 amoniako vandeninis tirpalas - 25%
Bandymams naudoti matavimo prietaisai:
a) Elektrinio laidumo matuoklis (instaliuotas: Chemitec 30; nešiojamas: WTW 82362 Cond 330i)
b) pH metras (nešiojamas: Hach HQ40d)
c) termometras, instaliuotas 0-60 °C - 4 vnt.
d) rotametras (srauto matuoklis), instaliuotas 50-500 l/h - 4 vnt.
e) vandens kiekio impulsinis skaitiklis - 1 vnt.
Išradimo įgyvendinimo pavyzdys
Siekiant įgyvendinti išradimą buvo atlikti eksperimentai, kurie čia pateikiami kaip technologijos įgyvendinimo pavyzdžiai.
Vanduo paduodamas į katijonitinę koloną, po to vanduo paduodamas į anijonitinę koloną. Valomo vandens srautas yra iš apačios į viršų. Valytas vanduo yra surenkamas valyto vandens talpoje ir persipila proceso eigoje. Dalis nudruskinto vandens yra panaudojama regeneracinių tirpalų ruošimui ir regenerantų išstūmimui regeneracijos eigoje. Regeneracinių tirpalų padavimas vykdomas iš viršaus į apačią.
Įvadinis vanduo:
Kilmė: komunalinis vanduo
Temperatūra: 10-15 °C
Laidumas: 530 -540 pS/cm
Įvadinio vandens analizė:
Eil. nr. Komponentai mg/L meq/L
1 Ca+Mg 84 5,0
2 Na+K 12 0,53
3 Bendras katijonų kiekis 5,53
4 hco3 292,8 4,8
5 Cl 12 0,34
6 SO4 40 0,39
7 Bendras anijonų kiekis 5,53
Vandens srautas: 250 L/h
Vandens slėgis: 3 atm
Regeneracija atlikta tokiomis sąlygomis:
Katijonito regeneracija
Regeneracijos tirpalas hno3
Koncentracija 50%
Temperatūra 16°C
Anijonito regeneracija
Regeneracijos tirpalas nh3
Koncentracija 15%
Temperatūra 16 °C
Rezultatai
Filtro ciklas (vandens kiekis nuo regeneracijos iki regeneracijos) sudaro 2500 L (10 valandų).
Nudruskinto vandens kokybė yra 10-15 pS/cm. Gautas regeneracijos produkto kiekis: 13L.
Regeneracijos produkto susidaręs kiekis yra 0,53% nuo pagaminto vandens kiekio (2500 L)
Gauta regeneracijos produkto sudėtis:
Produktas mg/L
K 950
Na 1230
Mg 4560
Ca 11400
Azotas amoniakinis (N-NH4) 4071
Azotas nitratinis (N-NO3) 33868
SO4 7850
Cl 2552
Iš viso atlikta 14 valymo ciklų ir 14 regeneracijų. Duomenys pateikti iš 6-to bandymo. Filtrociklas visus ciklus išliko stabilus - 2500 L ± 15 L. Tai rodo, kad jonitai regeneruojami efektyviai. Nudruskinto vandens kokybė stabili. Regeneracijos produkto tirpalo sudėtis yra tinkama skystų arba sausų mineralinių kompleksinių trąšų su mikroelementais gamybai.
Nors išradimo aprašyme buvo išvardinta daugybė charakteristikų ir privalumų, kartu su išradimo struktūrinėmis detalėmis ir požymiais, aprašymas yra pateikiamas kaip pavyzdinis išradimo išpildymas. Gali būti atlikti pakeitimai detalėse, ypatingai medžiagų formoje, dydyje ir išdėstyme nenutolstant nuo išradimo principų, vadovaujantis plačiausiai suprantamomis apibrėžties punktuose naudojamų sąvokų reikšmėmis.

Claims (4)

  1. IŠRADIMO APIBRĖŽTIS
    1. Vandens nudruskinimo būdas, skirtas pašalinti druskas iš paviršinių ar giluminių vandenų, apimantis katijoninės įkrovos regeneravimą ir anijoninės įkrovos regeneravimą po filtruojamo vandens praleidimo pro filtrą su katijonine įkrova ir filtruojamo vandens praleidimą pro anijoninę įkrovą, besiskiriantis tuo, kad:
    a) filtras su katijonitine derva yra regeneruojamas 30-50% azoto rūgštimi,
    b) filtras su anijonitine derva yra regeneruojamas 15-25% amoniakinio vandens tirpalu.
  2. 2. Produktas gaunamas būdu pagal 1 punktą yra katijoninės ir anijoninės regeneracijos produktas, apimantis kompleksinius junginius iš druskų, kurios buvo vandenyje prieš pradedant filtravimą ir iš azoto, azoto rūgšties ir amoniakinio vandens tirpalo.
  3. 3. Produktas pagal 2 punktą, kur produktas yra skysta kompleksinė mineralinė trąša.
  4. 4. Produkto pagal 2 arba 3 punktą panaudojimas, kaip žaliavos, skystų arba birių mineralinių kompleksinių trąšų gamybai, arba tiesioginiam dirvožemio tręšimui.
LT2019526A 2019-11-05 2019-11-05 Vandens nudruskinimo būdas ir tokiu būdu gaunamas produktas LT6826B (lt)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2019526A LT6826B (lt) 2019-11-05 2019-11-05 Vandens nudruskinimo būdas ir tokiu būdu gaunamas produktas
PCT/IB2020/060288 WO2021090153A1 (en) 2019-11-05 2020-11-03 Method of water demineralisation and product obtained thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2019526A LT6826B (lt) 2019-11-05 2019-11-05 Vandens nudruskinimo būdas ir tokiu būdu gaunamas produktas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
LT2019526A LT2019526A (lt) 2021-05-10
LT6826B true LT6826B (lt) 2021-06-25

Family

ID=73695079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
LT2019526A LT6826B (lt) 2019-11-05 2019-11-05 Vandens nudruskinimo būdas ir tokiu būdu gaunamas produktas

Country Status (2)

Country Link
LT (1) LT6826B (lt)
WO (1) WO2021090153A1 (lt)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1464007A (en) * 1974-04-23 1977-02-09 Dynamit Nobel Ag Regeneration of ion exchange resins
US4002455A (en) * 1974-05-28 1977-01-11 Institutul De Proiectari Pentru Industria Chimica Anorganica Si A Ingrasamintelor Process for treating and recovering waste water from the fertilizer manufacture
HU198159B (en) * 1987-03-23 1989-08-28 Foevarosi Tavfuetoe Muevek Process for regenerating ion-exchange resin and utilizing the regenerate in the agriculture
US20100147767A1 (en) * 2008-12-15 2010-06-17 Grott Gerald J Method for purifying waste saline waters without reagent waste

Also Published As

Publication number Publication date
LT2019526A (lt) 2021-05-10
WO2021090153A1 (en) 2021-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3639231A (en) Desalination process
CA2976878C (en) Storage and delivery for a water treatment system and method of using the same
CN104289106A (zh) 一种车用尿素溶液的制备方法
US20130126353A1 (en) Electrodialysis with ion exchange and bi-polar electrodialysis
CN105084587A (zh) 一种高含盐废水的处理方法及设备
CN108623034A (zh) 一种高盐废水的处理方法和处理系统
CN113087259B (zh) 一种基于纳滤回用盐的不软化浓缩高盐废水的工艺
CN109734238A (zh) 一种含盐废水的盐回收系统和方法、以及处理系统和方法
US3420773A (en) Treatment of water
CN110215853B (zh) 一种制备车用尿素水溶液的方法和系统
KR20180058706A (ko) 금속 오염 방지제, 금속 오염 방지막, 금속 오염 방지 방법 및 제품 세정 방법
DE19603494C2 (de) Verfahren zur Teilentsalzung von Wasser
RU2004137231A (ru) Способ обработки солоноватых вод, включая воды с повышенной жесткостью, и установка для его осуществления
CN104291501B (zh) 一种用集成膜技术处理硝酸铵废水的方法
LT6826B (lt) Vandens nudruskinimo būdas ir tokiu būdu gaunamas produktas
CN112079491A (zh) 一种复床再生废水资源化回用系统
CN204454775U (zh) 一种三价铬钝化废水零排放处理系统
Wicks et al. Process simulation of ion exchange desalination treatment of coal seam gas associated water
BR112021003175A2 (pt) métodos e sistemas para o tratamento da água contendo fosfogesso
KR100512257B1 (ko) 이온 교환 수지를 이용한 크롬 폐수 재이용 처리 장치
EP2102116A1 (en) Post treatment for desalinated and soft water for balanced water composition supply
Hell et al. Drinking Water, Physical Processes for Nitrate Removal in Groundwater
CN104418446B (zh) 低浓度含铅废水的处理方法和设备
Timofeev et al. Deep treatment of copper plant waste water streams with water recycling
Ramzan et al. Performance analysis of cation and anion exchangers in water treatment plant: an industrial case study

Legal Events

Date Code Title Description
BB1A Patent application published

Effective date: 20210510

FG9A Patent granted

Effective date: 20210625