RU2286840C2 - Method for producing partially demineralized water - Google Patents

Method for producing partially demineralized water Download PDF

Info

Publication number
RU2286840C2
RU2286840C2 RU2004132042/15A RU2004132042A RU2286840C2 RU 2286840 C2 RU2286840 C2 RU 2286840C2 RU 2004132042/15 A RU2004132042/15 A RU 2004132042/15A RU 2004132042 A RU2004132042 A RU 2004132042A RU 2286840 C2 RU2286840 C2 RU 2286840C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
nanofiltration
filters
wastewater
solution
Prior art date
Application number
RU2004132042/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004132042A (en
Inventor
Николай Андреевич Янковский (UA)
Николай Андреевич Янковский
Валерий Андреевич Степанов (UA)
Валерий Андреевич Степанов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Концерн Стирол"
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 Открытое акционерное общество "Концерн Стирол" filed Critical Открытое акционерное общество "Концерн Стирол"
Publication of RU2004132042A publication Critical patent/RU2004132042A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2286840C2 publication Critical patent/RU2286840C2/en

Links

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

FIELD: demineralization.
SUBSTANCE: method comprises withdrawing initial riverine water, treating the water in the clarifying units by means of liming, flocculating, removing suspended particles, additional filtering with a 5-μm cartridge filters, partial demineralization by means of nano-filtering with subsequent softening, and supplying to the boiler deaerators.
EFFECT: enhanced reliability.
1 dwg, 1 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к области подготовки воды с использованием нанофильтрации и может быть использовано в энергетической, химической и других областях промышленности для получения питательной воды для энергетических котлов давлением 4,0 МПа и котлов утилизаторов кислотных производств, также относится к защите окружающей среды в области водопотребления и защиты рек от стоков, содержащих вредные химические вещества.The invention relates to the field of water treatment using nanofiltration and can be used in energy, chemical and other industries to produce feed water for power boilers with a pressure of 4.0 MPa and boilers for acid recovery plants, also relates to environmental protection in the field of water consumption and protection rivers from effluents containing harmful chemicals.

Одной из проблем донецкого региона является, с одной стороны, наличие большого количества засоленых шахтных вод, которые необходимо опреснять, а с другой стороны, - нехватка пресной воды в канале «Северский Донец-Донбасс». Рациональное использование водных ресурсов, поиски и внедрение новых технологий очистки природных и сточных вод - одна из главных проблем современности.One of the 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 rational use of water resources, the search and implementation of new technologies for the treatment of natural and waste water is one of the main problems of our time.

Существуют различные способы очистки исходной воды от примесей.There are various ways to clean the source water from impurities.

На Украине основным способом получения деминерализованной воды является ионный обмен и дистилляция. Ионный обмен широко применяется во многих отраслях промышленности для обессоливания воды с минерализацией до 2 г/л [1. Ю.С.Веселов, И.С.Лавров, Н.И.Рукобратский. Водоочистное оборудование, Ленинград, Машиностроение, 1985 г., с.21-24].In Ukraine, the main way to obtain demineralized water is ion exchange and distillation. Ion exchange is widely used in many industries for the desalination of water with a salinity of up to 2 g / l [1. Yu.S. Veselov, I.S. Lavrov, N.I. Rukobratsky. Water-purifying equipment, Leningrad, Mechanical Engineering, 1985, p.21-24].

Для удаления карбонатной жесткости воды используют хорошо известные методы известкования, ионного обмена (Na-катионирование), подкисления. При высокой щелочности, магнезиальной твердости сточной воды или при высоком содержании в ней железа целесообразно использовать комбинированный способ смягчения воды: известкование с дальнейшим Na-катионированием. Обработка сточных вод известью приводит к значительному снижению количества загрязнений: взвешенных веществ на 90-95%, ХПК - на 65-94, БПК - на 77-94, фосфатов - на 80-90, а степень обеззараживания воды достигает 99%.To remove the carbonate hardness of water, well-known methods of liming, ion exchange (Na-cation), and acidification are used. With high alkalinity, magnesian hardness of wastewater or with a high iron content in it, it is advisable to use a combined method of water softening: liming with further Na-cation. Wastewater treatment with lime leads to a significant reduction in the amount of pollution: suspended solids by 90-95%, COD by 65-94, BOD by 77-94, phosphate by 80-90, and the degree of water disinfection reaches 99%.

Недостатками ионного способа обессоливания являются ограниченность или невозможность использования природных вод с высокой минерализацией, значительные расходы химических реагентов и образование большого объема сточных вод. Природа ионного обмена такова, что требует для восстановления обменной способности ионитов расходов реагентов (кислота, щелочь, поваренная соль) в 3-5 раз выше стехиометрических расходов, т.е. на один грамм-эквивалент поглощаемых солей требуется 3-5 грамм-эквивалентов реагентов. Одновременно с увеличением расходов реагентов увеличиваются и удельные расходы на собственные нужды воды и электроэнергии. Расход воды на собственные нужды в виде высокоминерализованных сточных вод составляет 25-30% от общего объема обессоленной воды ионным способом.The disadvantages of the ionic desalination method are the limited or inability to use natural waters with high salinity, significant costs of chemicals and the formation of a large volume of wastewater. The nature of ion exchange is such that it requires reagents (acid, alkali, salt) to restore the exchange ability of ion exchangers 3-5 times higher than stoichiometric costs, i.e. 3-5 gram equivalents of reagents are required per gram equivalent of absorbed salts. Simultaneously with the increase in reagent costs, the unit costs for own needs of water and electricity also increase. Water consumption for own needs in the form of highly saline wastewater is 25-30% of the total volume of demineralized water by the ionic method.

В свете указанных выше недостатков большой интерес представляет безреагентный мемранный метод очистки воды - нанофильтрация.In light of the above drawbacks, the non-reagent membrane method of water purification - nanofiltration is of great interest.

Нанофильтровальные мембраны и нанофильтрация последние 5-10 лет широко используются в пищевой (обработка пива, минеральных вод, молока и др.), фармацевтической промышленности и биотехнологии. Кроме того, нанофильтрация используется для обработки природных и сточных вод. В частности, нанофильтрацией заменяют коагуляцию и фильтрацию, смягчают воду [2. Патент России №2222371, С 02 F 1/44, опубл. 27.01.27; заявка РФ №98100355, С 02 F 3/00, С 02 F 1/44, опубл. 10.01.2000 г.].The nanofiltration membranes and nanofiltration of the last 5-10 years have been widely used in food (processing of beer, mineral waters, milk, etc.), the pharmaceutical industry and biotechnology. In addition, nanofiltration is used to treat natural and wastewater. In particular, coagulation and filtration are replaced by nanofiltration, water is softened [2. Russian patent No. 2222371, C 02 F 1/44, publ. 01/27/27; RF application No. 98100355, C 02 F 3/00, C 02 F 1/44, publ. January 10, 2000].

Нанофильтрация дает возможность удалять из воды 98-99% солей жесткости и другие малорастворимые неорганические соединения. С помощью нанофильтрации можно успешно решить проблему удаления соединений кремния и железа. 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 и редко применим на практике и не нашел промышленного применения при подготовке исходной воды как питательной для энергетических котлов давлением 4,0 МПа и котлов утилизаторов кислотных производств.Nanofiltration makes it possible to remove 98-99% hardness salts and other sparingly soluble inorganic compounds from water. Using nanofiltration, it is possible to successfully solve the problem of removing silicon and iron compounds. 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 of the chemical industry has not been sufficiently studied and rarely applied in practice and has not found industrial application in the preparation of source water as feedwater for power boilers with a pressure of 4.0 MPa and boilers for utilizing acidic plants.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному техническому решению является способ получения частично деминерализованной воды для питания энергетических котлов давлением 4,0 МПа и котлов утилизаторов кислотных производств, заключающийся в заборе речной воды, ее реагентной обработке в осветлителях при помощи известкования, флокуляции, частичной деминерализации методом ионного обмена на 1-й ступени Na-катионирования путем последовательного пропускания через Н-катионовый и ОН-анионовый фильтры [3. Книга: Н.А.Янковский, В.А.Степанов, Б.В.Кравченко «Создание замкнутой системы водообеспечения промышленного предприятия», ООО «Лебедь», Донецк - 2004 г., с.20-23].The closest in technical essence and the achieved result to the claimed technical solution is a method for producing partially demineralized water for supplying energy boilers with a pressure of 4.0 MPa and boilers for acid production utilizers, which consists in collecting river water, its reagent treatment in clarifiers using liming, flocculation, partial demineralization by ion exchange at the 1st stage of Na-cationization by sequential transmission through H-cation and OH-anion filters [3. Book: N. A. Yankovsky, V. A. Stepanov, B. V. Kravchenko “Creation of a closed water supply system for an industrial enterprise”, LLC “Lebed”, Donetsk - 2004, p.20-23].

В известном способе в результате катионирования жескость воды снижается, карбонатная жесткость полностью удаляется, вследствие чего происходит снижение солесодержания и устранение щелочности воды.In the known method, as a result of cationization, the hardness of water is reduced, the carbonate hardness is completely removed, as a result of which there is a decrease in salinity and elimination of alkalinity of water.

Для загрузки Н-катионитового фильтра используют смолу КУ 2-8 сульфинированный полимер стирола с 8% дивенилбензола. ОН-анионитовые фильтры загружают слабоосновным анионитом - смолой Ан-31. После истощения емкости поглощения Н- катионитовые фильтры регенерируют серной кислотой высокой концентрации с предварительной регенерацией 6-8% раствором соли. Регенерация ОН-фильтров производится путем фильтрования через слой анионита раствора реагента NaOH.To load the N-cation exchange filter, KU 2-8 resin, a sulfonated styrene polymer with 8% divenylbenzene, is used. OH-anion exchange filters are loaded with weakly basic anion exchange resin - An-31 resin. After depletion of the absorption capacity, H-cation exchange filters are regenerated with high concentration sulfuric acid with preliminary regeneration of a 6-8% salt solution. OH filters are regenerated by filtering NaOH reagent solution through anion exchange bed.

Недостатком известной технологии являются негативное влияние на окружающую среду в регионе, высокая себестоимость получения питательной воды из-за больших расходов химических реагентов, смол на очистку воды и использования солей на регенерацию фильтров со сбросом отработанных отмывочных вод в окружающую среду, значительных расходов и потерь тепла при продувках котлов.A disadvantage of the known technology is the negative impact on the environment in the region, the high cost of producing feed water due to the high costs of chemical reagents, resins for water treatment and the use of salts for the regeneration of filters with the discharge of waste washing water into the environment, significant costs and heat losses during purge boilers.

В известном способе, применяемом ранее на концерне, исходной водой для очистки служила дефицитная речная вода из канала "Северский Донец- Донбасс" с общим солесодержанием до 500 мг/л, с забором речной воды около 1000 м3/час. Большие удельные расходы на собственные нужды воды, тепла и электроэнергии приводили к снижению конкурентоспособности продукции предприятия на мировом рынке в условиях жесткой конкуренции.In the known method used earlier at the concern, the scarce river water from the Seversky Donets-Donbass canal with a total salt content of up to 500 mg / l, with a river water intake of about 1000 m 3 / h served as the source water for purification. Large unit costs for own needs of water, heat and electricity led to a decrease in the competitiveness of the company's products on the world market in the face of fierce competition.

Кроме того, из-за лимита питательной воды для подпитки ответственных производственных циклов использовали смесь частично деминерализованной воды и дистиллята испарительных установок. На концерне для получения дисциллята эксплуатировались две многоступенчатые испарительные установки с испарителями типа И-1000 мощностью по дистилляту 265 м3/час. Дистиллят этих установок с солесодержанием до 10 мг/л использовали как питательную воду для котлоагрегатов ГМ-50-1 с давлением 4,0 МПа. Исходной водой для предочисток испарительных установок служила смесь речной и регенерационных стоков ионообменных водоподготовок аммиаков с общей минерализацией 3÷4 г/л [3. Н.А.Янковский, В.А.Степанов, Б.В.Кравченко. «Создание замкнутой системы водообеспечения промышленного предприятия», ООО «Лебедь», Донецк - 2004 г., с.55-57].In addition, due to the limit of feed water, a mixture of partially demineralized water and distillate from evaporation plants was used to fuel critical production cycles. At the concern, two multistage evaporator units with I-1000 type evaporators with a distillate capacity of 265 m 3 / h were operated at the concern for producing discillate. The distillate of these plants with a salinity of up to 10 mg / L was used as feed water for the GM-50-1 boiler units with a pressure of 4.0 MPa. A mixture of river and regeneration effluents of ion-exchange ammonia water treatment with a total salinity of 3–4 g / l was used as the initial water for the pretreatments of evaporation plants [3. N.A. Yankovsky, V.A. Stepanov, B.V. Kravchenko. “Creation of a closed water supply system for an industrial enterprise”, LLC “Lebed”, Donetsk - 2004, p.55-57].

К недостаткам испарительной технологии деминерализации воды прежде всего следует отнести высокую себестоимость получения дистиллята за счет высоких энергетических затрат и низкую мобильность по нагрузке.The disadvantages of the evaporative technology of demineralization of water include, first of all, the high cost of producing distillate due to high energy costs and low mobility on load.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа получения частично деминерализованной воды для получения питательной воды для котлов, исключающего забор речной воды, применяя в качестве исходной воды высокоминерализованные биологически очищенные сточные воды химического производства, ливневые стоки, шахтные воды и другие, создав при этом замкнутую систему водопотребления, используя для очистки воды от растворенных примесей безреагентную наномембранную технологию, обеспечивающую качество воды, соответствующее требованиям, предъявляемым к качеству питательной воды стандартом предприятия, предотвращая или существенно уменьшая при этом засоление водоисточников, экономя энергию.The basis of the invention is the task of improving the method of producing partially demineralized water to obtain feedwater for boilers, excluding the intake of river water, using highly mineralized biologically treated sewage from chemical production, storm drains, mine water and others as the source water, creating a closed water consumption system using reagent-free nanomembrane technology for water purification from dissolved impurities, ensuring water quality corresponding to ebovaniyam imposed on feedwater quality company standard, preventing or substantially reducing the salinity of water sources, saving energy.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения частично деминерализованной воды для питания энергетических котлов давлением 4,0 МПа и котлов утилизаторов кислотных производств, заключающемся в заборе исходной воды, ее последующей реагентной обработке в осветлителях при помощи известкования, флокуляции с дальнейшей фильтрацией механических и взвешенных частиц, частичной деминерализации ионообменом, 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 общей жесткостью до 15 мг-экв/л и с общим солесодержанием 3÷4 г/л, с общим микробным числом до 10 тыс.ед./мл, воду дополнительно очищают от взвешенных частиц в 5-микронных картриджных фильтрах, частичную деминерализацию воды осуществляют путем нанофильтрации, проводя процесс разделения от растворенных примесей на нанофильтрационных мембранах со спектром фильтрации от 0,001 до 0,01 мкм при давлении 2,0 МПа до получения пермеата с солесодержанием 110 мг/л, последующего умягчения его на Na-катионитовых фильтрах до жесткости 10 мг-экв/л и подачи на деаэраторы котлов, отвода полученного концентрата на биохимочистку для очистки от микробиологических и азотсодержащих загрязнений, при этом исходную исходную воду хлорируют, добавляют раствор гипохлорита натрия, в осветленную воду вводят раствор антинакипина и раствор метабисульфата натрия, на вход картриджных фильтров дозируют серную кислоту в количестве, необходимом для поддержания рН воды 3,0÷7,0; перед умягчителями вводят раствор гидрооксида натрия; при снижении производительности нанофильтрационной установки на 10÷15% проводят очистку мембранных элементов путем подачи и циркуляции через мембраны моющих кислых и щелочных растворов; сточные воды после механических фильтров, нанофильтрационных машин и регенеративные воды после умягчителей сбрасывают в ливневую канализацию и направляют в водохранилище, после чего повторно используют в качестве исходной воды.The problem is solved in that in the method of producing partially demineralized water for supplying power boilers with a pressure of 4.0 MPa and boilers for acid production utilizers, which consists in taking the initial water, its subsequent reagent treatment in clarifiers using liming, flocculation with further filtering of mechanical and suspended particles, partial demineralization by ion exchange, according to the invention, biologically purified chemical wastewater is used as a source water, high effluents, mine sewage and other effluents or mixtures thereof with a total hardness of up to 15 mEq / l and with a total salt content of 3 ÷ 4 g / l, with a total microbial number of up to 10 thousand units / ml, the water is additionally purified from suspended particles in 5-micron cartridge filters, partial demineralization of water is carried out by nanofiltration, carrying out the process of separation from dissolved impurities on nanofiltration membranes with a filtration spectrum from 0.001 to 0.01 μm at a pressure of 2.0 MPa to obtain a permeate with a salinity of 110 mg / l , subsequent softening it on Na-kati onitic filters up to a hardness of 10 mEq / l and feeding boiler boilers, diverting the resulting concentrate to biocleaning to purify microbiological and nitrogen-containing contaminants, while the initial water is chlorinated, sodium hypochlorite solution is added, an antikakipin solution and metabisulfate solution are introduced into the clarified water sodium, sulfuric acid is dosed at the input of cartridge filters in an amount necessary to maintain a pH of water of 3.0 ÷ 7.0; sodium hydroxide solution is introduced before the softeners; with a decrease in the productivity of the nanofiltration unit by 10 ÷ 15%, the membrane elements are cleaned by feeding and circulating through the membranes of washing acidic and alkaline solutions; waste water after mechanical filters, nanofiltration machines and regenerative water after softeners are discharged into storm sewers and sent to a reservoir, after which they are reused as source water.

Сегодня на концерне создана уникальная система защиты окружающей среды в области водопотребления и защиты рек Донбасса от стоков, содержащих вредные химические вещества.Today, the concern has created a unique system of environmental protection in the field of water consumption and the protection of the Donbass rivers from effluents containing harmful chemicals.

На технологические нужды химическому производству используют сбросовые воды: это биологически очищенные сточные воды. На территории концерна эти воды проходят очистку современным и совершенным методом, исключающим использование химических реагентов, которые вносили свою долю вредного воздействия на окружающую среду.For technological needs, chemical production uses waste water: it is biologically treated waste water. On the territory of the concern, these waters are treated with a modern and perfect method, eliminating the use of chemicals that contribute their share of harmful effects on the environment.

Использование в качестве исходной воды биологически очищенных сточных вод химического производства, шахтных вод, ливневых, дренажных и других позволит прекратить забор речной воды и поможет решить проблемы концерна, связанные с нехваткой водных ресурсов в Донбассе.The use of biologically treated wastewater of chemical production, mine water, stormwater, drainage and others as the source water will allow to stop the intake of river water and help to solve the concern's problems associated with the lack of water resources in the Donbass.

Применение нанофильтрационного разделения воды в составе предложенного способа позволяет использовать для нужд водоподготовки вместо дефицитной речной воды из канала «Северский Донец-Донбасс» с минерализацией 500 мг/л в качестве исходной воды биологически очищенные сточные воды химического производства, ливневые стоки, шахтные сточные воды и другие, отличающиеся от природных вод высоким общим солесодержанием 3÷4 г/л и общей жесткостью до 15 мг-экв/л, получить питательную воду с общим солесодержанием 110 мг/л и жесткостью 10 мг-экв/л для котлоагрегатов значительно лучшего качества, со сниженными энергетическими затратами, отвечающую требованиям стандарта предприятия СТП 74-2004 «Система менеджмента качества. Вода частично деминерализованная. Требования к качеству».The use of nanofiltration separation of water as part of the proposed method allows using biologically treated chemical wastewater, storm sewage, mine wastewater and others, instead of scarce river water from the Seversky Donets-Donbass canal with a salinity of 500 mg / l, as source water differing from natural waters with a high total salt content of 3 ÷ 4 g / l and a total hardness of up to 15 mEq / l, to obtain feed water with a total salt content of 110 mg / l and a hardness of 10 mEq / l for the boiler units of much better quality, with reduced energy costs, meeting the requirements of the enterprise standard STP 74-2004 “Quality Management System. Water is partially demineralized. Quality Requirements. ”

Технология получения питательной воды посредством двухступенчатого Na-катионирования для питания котлов заменена на мембранную технологию вывода солей из замкнутой экосистемы нанофильтрацией с последующим умягчением частично деминерализованной воды на натрий-катионитовых фильтрах.The technology for producing feed water through two-stage Na-cationization for feeding boilers has been replaced by a membrane technology for the removal of salts from a closed ecosystem by nanofiltration, followed by softening of partially demineralized water using sodium-cation exchange filters.

Заявляемая технология значительно сократит потери питательной воды и тепловой энергии, теряемых при продувках котлов. За счет вывода из работы Na-катионитовых фильтров 1-й ступени уменьшится на 90-95% потребление хлористого натрия, ранее используемого на их регенерацию. Кроме того, увеличится фильтроцикл используемых умягчителей, что также сократит потребление хлористого натрия и умягченной воды на их регенерацию и отмывку. Это позволит создать безреагентную и экологически чистую технологию получения питательной воды для подпитки ответственных производственных циклов.The inventive technology will significantly reduce the loss of feed water and thermal energy lost during the purge of boilers. Due to the decommissioning of the 1st-stage Na-cation exchange filters, the consumption of sodium chloride previously used for their regeneration will decrease by 90-95%. In addition, the filter cycle of the softeners used will increase, which will also reduce the consumption of sodium chloride and softened water for their regeneration and washing. This will create a reagent-free and environmentally friendly technology for producing feedwater to feed critical production cycles.

В процессе нанофильтрации частично задерживаются низкомолекулярные электролиты (например, хлорид Na - на 40÷60%, а соли с двухзарядными ионами - на 80÷98%, устраняется кремний, практически полностью (98÷99,9%) задерживаются органические соединения (спирты, растворители, красители, сахариды, гуминовые и фульвокислоты, пестициды и др.).In the process of nanofiltration, low molecular weight electrolytes are partially delayed (for example, Na chloride - by 40 ÷ 60%, and salts with doubly charged ions - by 80 ÷ 98%, silicon is eliminated, organic compounds (alcohols, almost completely (98 ÷ 99.9%) are retained solvents, dyes, saccharides, humic and fulvic acids, pesticides, etc.).

Низкое рабочее давление и узкий диапазон молекулярных масс веществ, которые разделяются на этих мембранах, связаны с их особенной макро- и микроструктурой (многослойность, ультратонкие селективные слои).Low working pressure and a narrow range of molecular masses of substances that are separated on these membranes are associated with their special macro- and microstructure (multilayer, ultrathin selective layers).

Перенос воды через мембрану возможен, если фильтрование проводится под давлением, превышающим осмотическое давление исходного раствора.Water transfer through the membrane is possible if the filtration is carried out under a pressure exceeding the osmotic pressure of the initial solution.

Работа нового оборудования по новой технологии на базе нанофильтрации позволит вывести из эксплуатации водоподготовку деминерализации воды методом ионного обмена и отделение дисцилляции вод, сократить выброс вредных веществ в окружающую среду.The work of new equipment using a new technology based on nanofiltration will allow decommissioning of water demineralization using the ion exchange method and separation of water distillation, and reducing the emission of harmful substances into the environment.

Предварительная реагентная обработка исходной воды позволит нанофильтрационной установке качественно и надежно осуществить процесс частичной деминерализации. Подача пермеата после нанофильтрации на Na-катионитовые фильтры позволит снизить его жесткость с 15 до 10 мг-экв/л, предотвратить образование кристаллов шлама на оборудовании и фильтрах тонкой очистки установок обратного осмоса.Preliminary reagent treatment of the source water will allow the nanofiltration unit to efficiently and reliably carry out the process of partial demineralization. Submission of permeate after nanofiltration to Na-cation exchange filters will reduce its hardness from 15 to 10 mEq / l, prevent the formation of sludge crystals on equipment and fine filters of reverse osmosis plants.

Заявленная последовательность стадий обработки сточных вод и их взаимосвязь позволит создать эффективную и надежную технологию бессоливания воды в больших объемах для подпитки ответственных производственных циклов при сравнительно малых удельных энергозатратах, сокращенных объемах стоков, улучшенной экологии.The claimed sequence of stages of wastewater treatment and their interconnection will allow to create an effective and reliable technology of large-scale salt-free water to feed critical production cycles with relatively low specific energy consumption, reduced volumes of effluents, and improved ecology.

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

Схема включает в себя осветлитель 1, сборник известково-коагулированной воды 2, механический фильтр 3, картриджный фильтр 4, нанофильтрационную установку 5, сборник пермиата 6, сборник концентрата 7, умягчитель 8.The scheme includes a clarifier 1, a collection of lime-coagulated water 2, a mechanical filter 3, a cartridge filter 4, a nanofiltration unit 5, a collector of permeate 6, a collection of concentrate 7, and a softener 8.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Смесь биологически очищенных сточных вод химического производства, ливневых стоков, шахтные сточные воды с общей жесткостью до 15 мг-экв./л и с общим солесодержанием 3÷4 г/л с общим микробным числом до 10 тыс.ед. в мл в количестве 627 м3/час насосами по четырем ниткам подают на осветлители 1. До поступления на осветлители 1 исходную воду в зимнее время подогревают паром на подогревателях смешивающего типа до температуры 30°С (не указан), затем, пройдя воздухоотделители, где удаляют из воды растворенный в ней воздух и другие газы, воду подают в нижнюю часть осветлителей. В осветлителях 1 происходит осветление воды, снижение перманганатной окисляемости, уменьшение щелочности исходной воды и удаление из нее солей временной жесткости. Для чего в нижнюю часть осветлителей 1 подают насосами раствор известкового молока и раствор флокутянта. Соли временной жесткости вступают в химическую реакцию с известью, в результате которой они переходят в осадок в виде карбоната кальция Са(СО)3 и гидроксида магния Mg(OH)2.A mixture of biologically treated chemical wastewater, storm water, mine wastewater with a total hardness of up to 15 mEq / l and with a total salt content of 3 ÷ 4 g / l with a total microbial number of up to 10 thousand units in ml in an amount of 627 m 3 / h, pumps are fed on clarifiers to four clarifiers 1. Before entering clarifiers 1, the initial water is heated in the winter with steam on mixing-type heaters to a temperature of 30 ° C (not specified), then passing air separators, where air and other gases dissolved in it are removed from the water, water is supplied to the lower part of clarifiers. In clarifiers 1, water is clarified, the permanganate oxidation decreases, the alkalinity of the initial water decreases and the salts of temporary hardness are removed from it. Why, in the lower part of clarifiers 1, pumps are supplied with a solution of milk of lime and a solution of flocculant. The salts of temporary hardness enter into a chemical reaction with lime, as a result of which they precipitate in the form of calcium carbonate Ca (CO) 3 and magnesium hydroxide Mg (OH) 2 .

Са(НСО3)2+Са(ОН)2=2СОСО3+2Н2OCa (HCO 3 ) 2 + Ca (OH) 2 = 2COCO 3 + 2H 2 O

Mg(HCO3)2+Са(ОН)2=Mg(OH)2+2СаСо32OMg (HCO 3 ) 2 + Ca (OH) 2 = Mg (OH) 2 + 2CaCo 3 + H 2 O

Выделившиеся из воды осадки СаСО3, Mg(OH)2, Fe(ОН)3 удаляются из осветлителей при их продувке.The precipitates of CaCO 3 , Mg (OH) 2 , Fe (OH) 3 released from the water are removed from clarifiers when they are purged.

Прошедшая обработку в осветлителях 1 вода из верхней части самотеком поступает в баки известково-коагулированной воды 2. Известково-коагулированную воду из емкостей 2 насосами подают к механическим фильтрам 3. Объемная подача известково-коагулированной воды на каждый механический фильтр 3 составляет 150 м3/ч.After treatment in clarifiers 1, water from the upper part flows by gravity into the tanks of lime-coagulated water 2. The lime-coagulated water from the tanks 2 is fed to mechanical filters 3. The volumetric supply of lime-coagulated water to each mechanical filter 3 is 150 m 3 / h .

Перед подачей известково-коагулированной воды на механические фильтры 3 в общий коллектор подают гипохлорит натрия для обеззараживания воды и защиты мембран от биологических загрязнений, которые, концентрируясь, могут осаждаться на поверхности мембран.Before the supply of lime-coagulated water to the mechanical filters 3, sodium hypochlorite is supplied to the common collector to disinfect the water and protect the membranes from biological contaminants, which, when concentrated, can be deposited on the surface of the membranes.

NaClO+Н2O=NaOH+HClONaClO + H 2 O = NaOH + HClO

При рН>5,6 HClO=Н++Cl- At pH> 5.6, HClO = H + + Cl -

Доза подачи гипохлорита натрия составляет 0,5 мг/л в пересчете на чистый хлор. При введении хлора в воду происходит окисление органических соединений и коагуляция улучшается. Кроме того, хлор разрушает железоорганические соединения, находящиеся в растворенном состоянии и не удаляющиеся при коагуляции, увеличивает скорость окисления соединений Fe (II).The dose of sodium hypochlorite is 0.5 mg / l in terms of pure chlorine. When chlorine is introduced into water, organic compounds are oxidized and coagulation improves. In addition, chlorine destroys organometallic compounds that are in a dissolved state and cannot be removed by coagulation, and increases the oxidation rate of Fe (II) compounds.

2Fe+++Cl2+6НСО3-=2Fe(OH)3+2Cl-+6СO2 2Fe ++ + Cl 2 + 6НСО 3 - = 2Fe (OH) 3 + 2Cl - + 6CO 2

Механический фильтр 3 представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с дренажно-распределительным устройством, предназначенным для равномерного распределения и сброса воды по всей площади поперечного сечения фильтра. Очистка смеси от взвесей происходит за счет их механической фильтрации через слой кварцевого песка или антрацитовой крошки. Эти фильтры предназначены для удаления из воды взвешенных и коллоидных частичек после реагентной обработки воды размером более 10 микрон. Все n механических фильтров включены параллельно и работают одновременно.The mechanical filter 3 is a vertical cylindrical apparatus with a drainage distribution device designed for uniform distribution and discharge of water over the entire cross-sectional area of the filter. The mixture is cleaned from suspensions due to their mechanical filtration through a layer of quartz sand or anthracite chips. These filters are designed to remove suspended and colloidal particles from water after reagent treatment of water larger than 10 microns. All n mechanical filters are connected in parallel and operate simultaneously.

Исходную воду под давлением до 0,7 МПа подают в верхнюю часть фильтра 3 через входное распределительное устройство. Вода проходит сверху вниз слой кварцевого песка или антрацитовой крошки. Механические примеси воды задерживаются фильтрующими слоями, а осветленная вода выходит через дренажную систему, расположенную в нижней части фильтра.Source water under pressure up to 0.7 MPa is fed into the upper part of the filter 3 through the inlet switchgear. Water flows from top to bottom a layer of silica sand or anthracite chips. The mechanical impurities of the water are retained by the filter layers, and the clarified water exits through the drainage system located at the bottom of the filter.

После катрижных фильтров 4 в поток воды вводят антинакипин, нейтрализующий вещества, приводящие к образованию накипи для защиты мембран от нерастворимых и малорастворимых солей, которые, концентрируясь при очистке воды, могут осаждаться на поверхности мембран и образовывать накипь, в частности сульфат кальция, карбонат кальция. Раствор антинакипина вводят из расчета содержания антинакипина в обрабатываемой воде в пределах 3,5 мг/л.After the catheter filters 4, an anti-scale is introduced into the water stream, which neutralizes substances that cause scale formation to protect the membranes from insoluble and poorly soluble salts, which, when concentrated in water treatment, can precipitate on the membrane surface and form scale, in particular calcium sulfate, calcium carbonate. A solution of anti-scale is introduced based on the content of anti-scale in the treated water within 3.5 mg / l.

Для связывания остаточного свободного хлора, который может разрушить рабочую поверхность полиамидных мембран нанофильтрующих машин 5, в поток воды вводят метабисульфит натрия. Доза подачи 2 мг/л в пересчете на чистый продукт.To bind the residual free chlorine, which can destroy the working surface of the polyamide membranes of nanofilter machines 5, sodium metabisulfite is introduced into the water stream. The dose of 2 mg / l in terms of pure product.

После механических фильтров 3 вода поступает на картриджные фильтры 4 мембранных нанофильтрационных установок 5.After mechanical filters 3, water enters the cartridge filters 4 of the membrane nanofiltration units 5.

Для предотвращения выпадения солей железа, марганца в осадок, для предупреждения карбонатных отложений на мембранах установки нанофильтрации на вход в катрижные фильтры 4 дозируют серную кислоту в количестве, необходимом для поддержания рН 3,0÷7,0.To prevent the precipitation of salts of iron and manganese in the sediment, to prevent carbonate deposits on the membranes of the nanofiltration unit, sulfuric acid is dosed in the amount necessary to maintain a pH of 3.0–7.0 at the entrance to the carbon filter 4.

Катрижные фильтры 4 предназначены для окончательной очистки воды от взвешенных частичек размером более 5 микрон. В качестве фильтрующего материала используются собранные в кассету патроны из пористого полипропилена с размером пор 5 микрон. Фильтры 4 служат в качестве смесительной камеры и обеспечивают равномерное распределение реагентов в потоке воды перед ее поступлением на мембраны нанофильтрационных установок.4 filter filters are designed for the final purification of water from suspended particles larger than 5 microns. As a filter material, cartridges made of porous polypropylene with a pore size of 5 microns are used. Filters 4 serve as a mixing chamber and ensure uniform distribution of reagents in the water stream before it enters the membranes of nanofiltration units.

Из фильтров 4 очищенную от взвесей воду с давлением до 2,0 МПа подают на установку нанофильтрации 5.From the filters 4, purified water from suspensions with a pressure of up to 2.0 MPa is fed to the nanofiltration unit 5.

Эффективность нанофильтрационного обессоливания воды зависит от удельной производительности мембран и от способности мембран задерживать какое-либо вещество (селективность). По отношению к ионам различных веществ селективность мембран характеризуется рядом:The effectiveness of nanofiltration desalination of water depends on the specific productivity of the membranes and on the ability of the membranes to retain any substance (selectivity). In relation to the ions of various substances, the selectivity of the membranes is characterized by a number of:

Al3+>Zn2+>Cd'>Mg2+>Ca2+>Ba2+>SO4+>Na+>F->K+>Cl->Вг+>I->NO3->H+ Al 3+ > Zn 2+ > Cd '> Mg 2+ > Ca 2+ > Ba 2+ > SO 4+ > Na + > F - > K + > Cl - > Br + > I - > NO 3- > H +

Процесс нанофильтрационного обессоливания происходит в аппарате рулонного типа. Исходная вода подается на внешнюю поверхность рулонного фильтрующего элемента, движется по турбулизатору-разделителю по спирали к центру элемента и разделяется на два потока: частично обессоленную воду - обедненный растворенными веществами пермеат и концентрированный раствор солей, концентрат.The process of nanofiltration desalination takes place in a roll type apparatus. The source water is supplied to the outer surface of the roll filter element, moves along the turbulizer-separator in a spiral to the center of the element and is divided into two flows: partially desalted water - permeate depleted in dissolved substances and concentrated salt solution, concentrate.

Коэффициент разделения исходной воды на мембранных установках 0,75. Из всего количества исходной воды пермеат составляет 75%, а 25% - концентрат.The separation coefficient of the source water at the membrane plants 0.75. Of the total amount of source water, permeate is 75%, and 25% is concentrate.

Перед подачей пермеата на умягчители (Na-катионитовые фильтры) для повышения рН пермеата до 6,0-7,5 вводится раствор гидроксида натрия (щелочи).Before applying permeate to softeners (Na-cation exchange filters), a solution of sodium hydroxide (alkali) is introduced to increase the permeate pH to 6.0-7.5.

Пермеат после нанофильтрационных установок 5 поступает в сборник пермеата 6, откуда трансферными насосами пермеат подают на умягчители 8.After nanofiltration units 5, the permeate enters the permeate collector 6, from where permeate is transferred to the softeners 8 by transfer pumps.

Умягчитель 8 представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с дренажно-распределительными устройствами. Умягчение пермеата путем натрий-катионирования заключается в фильтровании его через слой катионита, содержащего в качестве обменных ионов катионы натрия. При этом катионит поглощает из воды ионы (Са2+ и Mg2+). Обуславливает ее жесткость, а в воду переходит из катионита эквивалентное количество ионов Na+. При Na-катионировании жесткой воды происходит следующий катионный обмен:The softener 8 is a vertical cylindrical apparatus with drainage and distribution devices. The softening of permeate by sodium cationization consists in filtering it through a layer of cation exchange resin containing sodium cations as exchange ions. In this case, cation exchange resin absorbs ions (Ca 2+ and Mg 2+ ) from water. It determines its rigidity, and an equivalent amount of Na + ions passes into the water from cation exchanger. During Na-cationization of hard water, the following cationic exchange occurs:

2Na+Кr---+Са2+→Са2++Kr2-+2Na+;2Na + K r - - + Ca 2+ → Ca 2+ + K r2 - + 2Na + ;

2Na+Kr--r+Mg2+→Mg2++Kr2--+2Na+ 2Na + K r - r + Mg 2+ → Mg 2+ + K r2 - + 2Na +

где Кr-- означает сложный комплекс катионита.where K r - means a complex complex of cation exchange resin.

Процессы ионного обмена обратимы. Поэтому при высокой концентрации ионов Na+ в растворе, соприкасающемся с катионитом, содержащим ионы Ca2+ и Mg2+, реакция идет в обратном направлении (справо налево). Этот процесс используется для регенерации истощенного катионита (т.е. по существу Са2+ и Mg2+ - катионита) путем вытеснения из него ранее поглощенных ионов кальция и магния концентрированным раствором поваренной соли (NaCl).Ion exchange processes are reversible. Therefore, when a high concentration of Na + ions in solution in contact with the cation exchange resin containing Ca 2+ ions and Mg 2+, the reaction proceeds in the reverse direction (right to left). This process is used for the regeneration of exhausted cation resin (i.e., substantially Ca 2 + and Mg 2 + - cation exchanger) by displacing it from the previously sequestered calcium and magnesium ions with a concentrated solution of salt (NaCl).

В процессе умягчения пермеата (натрий-катионирования) жесткость пермеата снижается до 10 мкг-экв/л.In the process of permeate softening (sodium cationization), the permeate hardness decreases to 10 μg-eq / L.

Очищенный пермеат с солесодержанием не выше 110 мг/л в качестве частично деминерализованной воды поступает в сборники, предварительно подогреваясь паром до 50-60°С на смешивающихся подогревателях.Purified permeate with a salt content of not higher than 110 mg / l as partly demineralized water enters the collectors, preheated with steam to 50-60 ° C on mixing heaters.

Из сборников частично деминерализованную воду подают на деаэраторы котлов.Partially demineralized water is supplied from the collections to boiler deaerators.

Для восстановления фильтрующей способности мембран, которая снижается в процессе их работы, предусматривается периодическая промывка моющими растворами. Промывку осуществляют при снижении производительности нанофильтрационной установки на 10-15% путем циркуляции через мембраны моющего раствора, например ортофосфорной кислоты, для очистки от неорганических отложений и едкого натра для очистки от органических отложений.To restore the filtering ability of the membranes, which decreases during their operation, periodic washing with washing solutions is provided. Rinsing is carried out with a decrease in the productivity of the nanofiltration unit by 10-15% by circulation through the membranes of a washing solution, for example phosphoric acid, to remove inorganic deposits and caustic soda to remove organic deposits.

При нормальном ведении технологического процесса установка нанофильтрации имеет в качестве жидких отходов концентрат солей, промывочные и регенерационные воды. Сточные воды после механических фильтров и нанофильтрационных машин и регенеративные воды после умягчителей сбрасывают в ливневую канализацию и направляют в водохранилище, после чего повторно используют в качестве исходной воды для водоподготовок с обратноосмотическими установками.In normal process control, the nanofiltration unit has a salt concentrate, washing and regeneration water as liquid waste. Wastewater after mechanical filters and nanofiltration machines and regenerative water after softeners are discharged into storm sewers and sent to a reservoir, after which they are reused as source water for water treatment with reverse osmosis plants.

Концентрат после установок нанофильтрации подают в сборник концентрата 7, из него на биохимическую очистку, где смешивают с другими производственными азотсодержащими стоками и ливневыми водами.The concentrate after the nanofiltration units is fed to the concentrate collector 7, from there for biochemical treatment, where it is mixed with other industrial nitrogen-containing effluents and storm water.

Биохимическую очистку проводят путем нитри-денитрификации азотсодержащих вод в присутствии аэробных и анаэробных микроорганизмов. Нитриты окисляют до нитратов путем подачи воздуха, а затем нитраты разлагают в аэротенках с помощью микроорганизмов до азота и воды. Для поддержания реакции очистки в воду добавляют метанол, подаваемый как источник легкоокисляемой органики для проведения процесса денитрификации.Biochemical purification is carried out by nitri-denitrification of nitrogen-containing water in the presence of aerobic and anaerobic microorganisms. Nitrites are oxidized to nitrates by supplying air, and then nitrates are decomposed in aerotanks using microorganisms to nitrogen and water. To maintain the purification reaction, methanol is added to the water, which is supplied as a source of readily oxidizable organics for the denitrification process.

Очищенные на БХО до установленных норм сточные воды и концентрат направляют на водохранилище и в дальнейшем подают на предприятие для повторного использования. Цикл по воде замыкается.The wastewater and concentrate treated at BWC to the established standards are sent to the reservoir and subsequently fed to the enterprise for reuse. The water cycle closes.

Процесс получения частично деминерализованной воды автоматизирован и управляется программным логическим устройством.The process of obtaining partially demineralized water is automated and controlled by a software logic device.

Примеры осуществления способа.Examples of the method.

Пример 1 (Прототип). Исходной водой для водоподготовок служит речная вода из канала "Северский Донец- Донбасс" с солесодержанием 500 мг/л, общей жесткостью 3,05 мг-экв/л. Вода, пройдя обработку в осветлителях, направляется на Н-катионовые фильтры в количестве 549 м3/час, где, проходя через слой катионита, очищается от катионов Са2+, Mg2+, Na+. Далее поступает на ОН-анионитовые фильтры, в которых происходит улавливание из обрабатываемой воды анионов сильных кислот SO42+, NO3-, Cl-. Анионированную воду в количестве 235 м3/час смешивают с дистиллятом испарителелей 36 м3/час и осветленной водой 179 м3/час и подают потребителям. Мощность установки по частично деминерализованной воде составляет 450 м3/час.Example 1 (Prototype). The source water for water treatment is river water from the Seversky Donets-Donbass canal with a salinity of 500 mg / l, with a total hardness of 3.05 mEq / l. Water, after being treated in clarifiers, is sent to H-cation filters in an amount of 549 m 3 / h, where, passing through a layer of cation exchange resin, it is purified from Ca 2+ , Mg 2+ , Na + cations. Then it comes to OH-anion exchange filters, in which the anions of strong acids SO 4 2+ , NO 3 - , Cl - are captured from the treated water. Anionized water in an amount of 235 m 3 / h is mixed with a distillate of evaporators 36 m 3 / h and clarified water 179 m 3 / h and served to consumers. The capacity of the installation for partially demineralized water is 450 m 3 / h.

Качество полученной частично деминерализованной воды соответствует требованиям, изложенным в стандарте предприятия СТП-113-03-04-03.90-86, общая жесткость составила 4,5 мг-экв/л, солесодержание 280 мг/л.The quality of the partially demineralized water obtained complies with the requirements set forth in the standard of the enterprise STP-113-03-04-03.90-86, the total hardness was 4.5 mEq / l, and the salinity of 280 mg / l.

При этом расход основных видов сырья на получение 1000 м3 частично деминерализованной воды составил: осветленная вода 1250 м3 с массовой концентрацией солей 500 мг/л, жесткостью 3,05 мг-экв/л; пар 0,9 т/тп; химические реагенты 1719,2 кг. Количество сточных вод составило 0,92 м3 на 1000 м3 воды. Загрязненные сточные воды сбрасываются в окружающую среду [4. Технологический регламент цеха химической подготовки, ОАО «Концерн Стирол», г.Горловка, 1996 г., с.2-3, 12-13].The consumption of the main types of raw materials for 1000 m 3 of partially demineralized water amounted to: clarified water 1250 m 3 with a mass salt concentration of 500 mg / l, hardness 3.05 mEq / l; steam 0.9 t / tp; chemical reagents 1719.2 kg. The amount of wastewater was 0.92 m 3 per 1000 m 3 of water. Contaminated wastewater is discharged into the environment [4. The technological regulations of the chemical preparation workshop, Concern Stirol OJSC, Gorlovka, 1996, pp. 2-3, 12-13].

Производственная себестоимость Na-катионированной воды составила 401,53 доллара США за 1000 м3 воды [ 5.Технико-экономический расчет. Установка получения частично обессоленной воды (умягченной) с использованием нанофильтрационных мембран. ОАО «Концерн Стирол», г.Горловка, 2004 г.].The production cost of Na-cationized water amounted to 401.53 US dollars per 1000 m 3 of water [5. Technical and economic calculation. Installation for obtaining partially desalted water (softened) using nanofiltration membranes. Concern Stirol OJSC, Gorlovka, 2004].

Пример 2. (Заявляемая технология). Смесь биологически очищенных сточных вод, ливневых вод, регенеративных и шахтных вод после известкования и коагулирования с расходом 627 м3/час с массовой концентрацией солей не более 3,5 г/л, жесткостью не более 15 мг-экв/л подают на водоподготовку. При этом 27 м3/час воды отбирают на обратную промывку механических фильтров. К нанофильтрационным машинам поступает вода в количестве 600 м3/час. Получены пермеат 450 и 150 м3/час концентрата. Пермеат с общим солесодержанием не более 110 мг/л и общей жесткостью не более 50 мг/л поступает на умягчители. Продукцией является частично деминерализованная умягченная вода с общей жесткостью не более 10 мкг-экв/л, общим солесодержанием < 110 мг/л, качество которой соответствует требованиям, изложенным в стандарте предприятия СТП 74-2004.Example 2. (The inventive technology). A mixture of biologically treated wastewater, storm water, regenerative and mine water after liming and coagulation with a flow rate of 627 m 3 / h with a mass salt concentration of not more than 3.5 g / l, hardness not exceeding 15 mEq / l is fed to water treatment. At the same time, 27 m 3 / hour of water is taken for backwashing of the mechanical filters. The nanofiltration machines receive water in an amount of 600 m 3 / hour. Received permeate 450 and 150 m 3 / hour of concentrate. Permeate with a total salinity of not more than 110 mg / l and a total hardness of not more than 50 mg / l is supplied to the softeners. The products are partially demineralized softened water with a total hardness of not more than 10 μg-eq / l, total salt content <110 mg / l, the quality of which meets the requirements set forth in the standard of the enterprise STP 74-2004.

Расход известково-коагулированной воды составил 1334 м3 на получение 1000 м3 частично деминерализованной воды. При производстве указанной воды использовано 252,5 кг химических реагентов на 1000 м3 воды, что на 1556,7 кг меньше по сравнению с прототипом. Исключен расход пара на производство дистиллята испарителями. Производственная себестоимость частично деминерализованной воды составила 268,47 доллара США за 1000 м3 воды, что ниже себестоимости воды, приготовленной по технологии прототипа, на 243,06 доллара США [4]. Сброс загрязненных сточных вод в окружающую среду отсутствует. Сравнительные характеристики приведены в таблице 1.The flow of lime-coagulated water amounted to 1334 m 3 to obtain 1000 m 3 partially demineralized water. In the production of this water used 252.5 kg of chemicals per 1000 m 3 of water, which is 1556.7 kg less compared to the prototype. Excludes steam consumption for the production of distillate by evaporators. The production cost of partially demineralized water amounted to 268.47 US dollars per 1000 m 3 of water, which is lower than the cost of water prepared using the technology of the prototype by 243.06 US dollars [4]. There is no discharge of polluted wastewater into the environment. Comparative characteristics are given in table 1.

Как видно из таблицы 1, технология получения частично деминерализованной воды с использованием нанофильтрации по своим экономическим и экологическим качествам значительно превосходит технологию деминерализации с применением ионообмена.As can be seen from table 1, the technology for producing partially demineralized water using nanofiltration in its economic and environmental qualities significantly surpasses the technology for demineralization using ion exchange.

Использование заявляемой технологии позволит снизить забор речной воды концерном около 5 млн. м3 в год, а сброс солей в водоем за счет прекращения регенераций на базе Na-катионитовых фильтров поваренной солью снизится на 2000 т в год [4].Using the inventive technology will reduce the river water intake by the concern by about 5 million m 3 per year, and the discharge of salts into the body due to the cessation of regeneration based on Na-cation exchange filters with sodium chloride will decrease by 2000 tons per year [4].

Таблица 1
СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССА ДЕМИНЕРАЛИЗАЦИИ ВОДЫ
Table 1
COMPARATIVE CHARACTERISTICS OF THE WATER DEMINERALIZATION PROCESS
№п/пNo. Способ водоподготовкиWater Treatment Method ВодыWater Расходный коэффициент речной водыThe flow coefficient of river water Количество химических реагентов, кг/тThe amount of chemical reagents, kg / t Кол-во сбрасываемых загрязненных вод, м3 на 1000 м3 водыNumber of polluted water discharged, m 3 per 1000 m 3 of water Себестоимость, долл. США за 1000 м3 водыCost, USD per 1000 m 3 of water Солесодержание очищенной воды, мг/лSalt content of purified water, mg / l 1.one. Деминерализация воды ионообменом (прототип).Demineralization of water by ion exchange (prototype). Речная водаRiver water 1,3341,334 1719,21719.2 0,920.92 401,53401.53 Не более 280No more than 280 2.2. Деминерализация воды с применением нанофильтрации (предложенный способ).Demineralization of water using nanofiltration (the proposed method). Смеси: биологически очищенные воды, ливневые стоки, шахтные сточные воды.Mixtures: biologically treated waters, storm drains, mine wastewater. отсутствуетabsent 252,517252,517 отсутствуетabsent 268,47268.47 Не более 110No more than 110

Claims (1)

Способ получения частично деминерализованной воды для питания энергетических котлов давлением 4,0 МПа и котлов утилизаторов кислотных производств, заключающийся в заборе исходной речной воды, последующей реагентной обработке в осветлителях при помощи известкования, флокуляции, последующей фильтрации механических и взвешенных частиц, частичной деминерализации ионообменом, 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 общей жесткостью до 15 мг-экв/л и с общим солесодержанием 3÷4 г/л с общим микробным числом до 10 тыс.ед./мл, воду дополнительно очищают от взвешенных частиц в 5-микронных картриджных фильтрах, осуществляют частичную деминерализацию воды путем нанофильтрации, проводя процесс разделения от растворенных примесей на нанофильтрационных мембранах со спектром фильтрации от 0,001 до 0,01 мкм при давлении 2,0 МПа, при рН 3,0÷7,0 до получения пермеата с солесодержанием 110 мг/л, последующего умягчения его на Na-катионитовых фильтрах до жесткости 10 мг-экв/л и подачи на деаэраторы котлов, отвода полученного концентрата на биохимочистку для очистки от микробиологических и азотсодержащих загрязнений, при этом исходную воду обеззараживают хлорированием: в исходную воду добавляют раствор гипохлорита Na, в осветленную воду вводят раствор антинакипина и раствор метабисульфата натрия, перед подачей воды в картриджные фильтры вводят серную кислоту в количестве, необходимом для поддержания рН воды 3,0÷7,0, в пермеат перед умягчителями вводят раствор гидроксида натрия, при снижении производительности нанофильтрационной установки на 10÷15% проводят очистку мембранных элементов путем подачи и циркуляции через мембраны моющих кислых и щелочных растворов, сточные воды после механических фильтров, нанофильтрационных машин и регенеративные воды после умягчителей сбрасывают в ливневую канализацию и направляют в водохранилище, после чего повторно используют в качестве исходной воды.The method of producing partially demineralized water for powering 4.0 MPa power boilers and acid recovery boiler plants, which consists in collecting the initial river water, subsequent reagent treatment in clarifiers using liming, flocculation, subsequent filtration of mechanical and suspended particles, partial demineralization by ion exchange, characterized the fact that biologically treated wastewater of chemical production, storm drains, mine wastewater and other effluents or mixtures thereof with a total hardness of up to 15 mEq / l and with a total salt content of 3 ÷ 4 g / l with a total microbial number of up to 10 thousand units / ml, the water is additionally purified from suspended particles in 5-micron cartridge filters partial demineralization of water is carried out by nanofiltration, carrying out the process of separation from dissolved impurities on nanofiltration membranes with a filtration spectrum from 0.001 to 0.01 μm at a pressure of 2.0 MPa, at pH 3.0 ÷ 7.0 to obtain a permeate with a salinity of 110 mg / l, its subsequent softening on Na-cation exchange filters to a gesture it is 10 mEq / l and feeding boilers to the deaerators, discharging the obtained concentrate to biochemical cleaning to remove microbiological and nitrogen-containing contaminants, while the source water is disinfected by chlorination: a solution of Na hypochlorite is added to the source water, an anti-calcine solution and a metabisulfate solution are introduced into the clarified water sodium, before the water is supplied to the cartridge filters, sulfuric acid is introduced in an amount necessary to maintain the pH of the water 3.0 ÷ 7.0, sodium peroxide solution is introduced into the permeate in front of the softeners, while reducing the productivity of the nanofiltration unit, they clean the membrane elements by 10–15% by feeding and circulating washing acid and alkaline solutions through the membranes, wastewater after mechanical filters, nanofiltration machines and regenerative water after softeners are discharged into the storm sewer and sent to the reservoir, and then reused as source water.
RU2004132042/15A 2004-07-26 2004-11-02 Method for producing partially demineralized water RU2286840C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA20040706181A UA72674C2 (en) 2004-07-26 2004-07-26 A method for obtaining partially demineralized water
UA20040706181 2004-07-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004132042A RU2004132042A (en) 2006-04-10
RU2286840C2 true RU2286840C2 (en) 2006-11-10

Family

ID=34618238

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004132042/15A RU2286840C2 (en) 2004-07-26 2004-11-02 Method for producing partially demineralized water

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2286840C2 (en)
UA (1) UA72674C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD4298C1 (en) * 2013-02-14 2015-03-31 Институт Химии Академии Наук Молдовы Process for water treatment of ground and surface waters

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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

Also Published As

Publication number Publication date
UA72674C2 (en) 2005-03-15
RU2004132042A (en) 2006-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9056784B2 (en) High efficiency water-softening process
US8679347B2 (en) Multi-use high water recovery process
Naja et al. Treatment of metal-bearing effluents: removal and recovery
CN103539288B (en) Industrial wastewater recovery method and wastewater recovery system
CN101928088B (en) Method for treating reverse osmosis concentrated water of petrochemical enterprises
CN104276711A (en) Reverse osmosis membrane treatment process for recycling industrial sewage and realizing zero release
CN106186550A (en) Sewage recycling Zero emission device and method
CN105439341A (en) Salt-containing wastewater treatment system and treatment method
CN203728664U (en) Wastewater recovery system
CN109734238A (en) The salt recovery system and method and processing system and method for a kind of brine waste
CN107381881A (en) The method of wastewater treatment and processing unit of desulfurization wastewater zero-emission
CN112047553A (en) PTA high-salinity wastewater treatment, reuse and zero-discharge system and method
CN106966536A (en) Strong brine zero-emission film concentration technology and equipment
CN1810675B (en) Water treating method and water treating apparatus comprising biologically treated water
CN111777220A (en) Novel softening treatment method for high-salinity and high-permanent-hardness wastewater
Khedr Membrane methods in tailoring simpler, more efficient, and cost effective wastewater treatment alternatives
CN205442916U (en) Contain salt effluent disposal system
CN113045059A (en) Treatment system and treatment process for realizing zero discharge of wastewater by full-membrane method
CN109422383A (en) A kind of Treated sewage reusing treatment process
CN209411998U (en) A kind of processing system of highly mineralized mine water reuse and resource utilization
Huang et al. Complex treatment of the ammonium nitrogen wastewater from rare-earth separation plant
CN106746130A (en) A kind of high-salt concentrated water zero-discharge treatment system and process
RU2286840C2 (en) Method for producing partially demineralized water
CN213771708U (en) Novel membrane treatment system for wastewater hardness removal
RU2281257C2 (en) Method of production of highly demineralized water

Legal Events

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

Effective date: 20091103