SE430152B - Forfarande for framstellning av helavsaltat vatten - Google Patents

Description

.7soss96-s år l974, sidor l0l-135.

.Teknikens tidigare ståndpunkt kan till exempel beskrivas med karakteristiska förfaranden, som användes för råvatten med olika analys. a) Helavsaltningsförfarande med starkt sur katjonbytare, starkt basisk anjonbytare och blandbäddfilter enligt fig. la.

V Avbasningen av det fysikalist rena råvatten genomföres i en katjonbytare a. Katjonbytaren uppladdas genom syraregenerering ' med H+-joner och kan utbyta samtliga katjoner i vattnet mot H+- -joner. Detta förlopp benämnes avbasning eftersom.alla katjoner avlägsnas- Avlägsnandet av de i vattnet fortfarande förefintliga an- jonerna av svaga och starka oorganiska syror genomföres i anjon-I bytaren b. Anjonbytaren kan sålunda byta anjonerna Cl-, S042-, N03, C032", sio32 _ Förbättringen av avsaltnings- och avkislingšeffekten åstad- kommes i blandbäddbytaren c. Blandbäddbytaren innehåller en bland- ning av starkt surt katjonbytarematerial och starkt basiskt - anjonbytare- mot de anlagrade OH-jonerna. - material, som under användningstiden föreligger i ett intimt blandat fastbäddtillstând. De intill varandra belägna katjon- och anjon- hartskropparna utgör en mycket lång kedja av efter varandra inkopp- lade katjon- och anjonbytare. 'Den goda avsaltningseffekten hos blandbäddbytare baserar sig på detta. b) Helavsaltningsförfarande med svagt sur katjonbytare, starkt sur katjonbytare, svagt basisk anjonbytare, C02-begjutningsanordning, starkt basisk anjonbytare och ett blandbäddfilter enligt fig. lb.

Avkarboniseringen av det fysikaliskt rena råvattnet genom- föres i den svagt sura katjonbytaren b. Den svagt sura katjonbytaren uppladdas genom syraregenerering med H+-joner och kan utbyta kat-' jonerna hos dess svaga syrorna mot H+-joner.

Basavlägsnandet från det sura_råvattnet genomföres i den starkt sura katjonbytaren e. Katjonbytaren uppladdas genom syra- regenerering med H;-joner och kan utbyta alla katjoner i vattnet mot H*-joner. lDetta förlopp betecknas basavlägsnande eftersom alla katjoner avlägsnas, _ i Avlägsnandet av anjonerna av de starka mineralsyrorna genom- fördes i den svagt basiska anjonbytaren f. Den svagt basiska anjon- bytaren kan-sålunda ytbyta anjonerna Cl-, S042-, NO3_ mot de an- É lagrade OH-jonerna. ' Utdrivningen av koldioxid genomfördes i C02-begyngfingsæuuflnfiggm 7805896-3 (C02-Rieseler) g. Koldioxiden bildas genom spaltning av väte- karbonater i katjonbytaren. I C02-begjutningsanordningen ut- sprutas vattnet i den övre delen av katjonbytaren och därefter över ett flertal med konstartringar fyllda etager. Luft föres i motström mot vattnet. Genom sänkning av partialtrycket för C02 avlägsnas koldioxid i ett värde av <2l0 mg/1.

Anjonerna av de svaga oorganiska syrorna avlägsnas därefter med den starkt basiska anjonbytaren h. Den starkt basiska anjon- bytaren utbyter de svaga oorganiska syrorna, exempelvis C032-, sio 2' 3 , mot anlagrade OH-jonerna.

Förbättringen av avsaltnings- och avkislingseffekten åstad- kommes i blandbäddbytaren j. Blandbäddbytaren innehåller en bland- ning av starkt surt katjonbytarematerial och starkt basiskt anjonbytarematerial som under behandling föreligger i intimt bland- ad fastbädd. De intill varandra belägna katjon- och anjonharts- kropparna bildar en mycket lång kedja av efter varandra inkopplade katjon- och anjonbytare. På detta beror den goda effekten av restavsaltningen av blandbäddbytaren.

Figurerna la och lb är endast exempel eftersom en mångfald variationer är möjliga. Ett väsentligt kännetecken är emellertid att för säkerställande av Vattens kvalitet med en ledningsförmåga av ¿L0,3 pS/cm hittills alla kopplingar krävt ett blandbäddfilter.

Användning av blandbäddfilter i anslutning till anjonbytarna nödvändiggöres på grund av den s.k. natriumglidningen (Natrium- schlupf) i katjonbytaren eller i katjonbytarna. Eftersom katjon- bytarna icke kan utformas för en resthalt av Na-föreningar av praktist taget noll lämnar Na-föreningar i en storleksordning av ca 0,5 mg/l eller högre katjonbytaren eller katjonbytarna.

Dessa föreningar underkastas i den starkt basiska anjonbytaren uppspaltning i natriumhydroxid enligt formeln NaCl + 0H.aÅ-e»Cl.cÄ + NaOH (1) och orsakar en hög ledningsförmåga hos det avsaltade vattnet vilket medför en icke-önskade belastning av blandbädden. Ö¿= jonbytaremassan.

Natriumkrypningen står i förhållandet envärda till tvåvärda katjoner i det vatten som skall behandlas. Krypningen kan generellt minskas eller förhindras genom följande ytterligare åtgärder: 1. Luftspolning av katjonbytaren före och efter regenereringen för fördelning av det i det undre filterområdet med Na+-joner starkare bemängda jonbytareskiktet. 7805396-3 4 a2Å Användning av större mängder saltsyra för regenerering. 3. Användning av motströmsregenerering. _ 4. Inkoppling av en ytterligare katjonbytare efter den starkt basiska anjonbytaren för restspaltning av de från den första katjonbytaren utträdande Na-föreningarna. Beträffande fig. lb' betyder detta inkoppling av en ytterligare katjonbytare efter posi- tionen 3.

"Kemikalieförbrukningen i en enligt fig. lb utformad helavf saltninganläggning för 200 t/h helt avsaltat processvatten vid en råvattenanalys av: pH-värde ' 7,50 Total hårdhet 17,2 °a Karbonathårdhet 8,6 Od ' Ca0 125 mg/l Mgo 4 34 " coz-fri 37 " N03 4 46 " cl 46 " so4 t ' 109 " sioz 4 9 " KMnO44förbrukning 4 " beräknas till: f l i f 4 Hcl 30 sig l 644 t/år NaOH. 50 %ig 699 t/år fOm_pä grund av en i förhållande till ovanangivna exempel av- lvikande analys en större natriumkrypning skulle erhållas, skulle till följd av åtgärderna l-4 kemikalieförbrukningen och de appara- ltiva och mättekniska åtgärderna bli väsentligt större.

Till grund för uppfinningen liggernrpgiften att minska antalet apparater samt att minska 'kemikalieförbrukningen och härigenom miljöbelastningen. 7 _ I _ l Denna uppgift löses enligt uppfinningen genom att det vatten som* lämnar katj onbytarsteget eller -stegén och scan uppvisar en rest-natriuln- halt av <:O;5 mg Na/l före inträdet i anjonbytaresteget föres genom tvâ starkt sura katjonbytarsteg, varvid jonbytarmaterialet i det andra steget till högst 50 % föreligger som svävbädd och till åter- - stående del som fastbäaa. 4 4 'Restledningsförmågan kan reduceras särskilt väl om enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen jonbytarematerialet i Öäïan' ära starkt sura katjonbytaresteget, som följer efter det 7805896-3 starkt sura huvudkatjonbytaresteget, till högst 25 % föreligger såsom svävebädd och till resterande del såsom fastbädd.

En helavsaltningsanläggning för genomförande av förfarandet enligt uppfinningen kännetecknas av att efter den starkt sura huvud- katjonbytarebädden följer en ytterligare bädd med starkt surt katjon- bytarematerial samt att bädden vid inströmningssidan uppvisar en i och för sig tidigare känd fördelningsanordning för tillströmmande vatten och på utströmningssidan en i och för sig tidigare känd silanordning för jonbytarematerialet, varvid svävbäddandelen mellan anordningarna uppgår till högst 50 %.

De med uppfinningen uppnådda fördelarna är att den Na-andel, som passerar eller lämnar den starkt sura katjonbytare, som även betecknas "natriumkrypning" nästan helt avlägsnas i den direkt efterföljande starkt sura katjonbytaren. En förutsättning för detta är att en ringa andel av jonbytarematerial, ca l0-40 %, är anordnad såsom svävbädd samt att återstoden föreligges såsom fastbädd i den övre delen av behållaren. För den efterföljande beskrivningen av förfarandet enligt uppfinningen betecknas den första starkt sura katjonbytaren såsom "arbetsfilter" och den följande starkt sura katjonbytaren med svävbädd och fastbädd såsom "finreningsfilter".

Genom efterinkoppling av finreningsfiltret enligt uppfinningen uppnås att de såsom natriumkrypning föreliggande Na-jonerna icke anländer till anjonbytaren och belastardenna på ett ogynnsamt sätt.

Uppspaltningen av genomsläppta Na-föreningar i den starkt basiska anjonbytaren enligt formeln (l) är icke längre möjlig eftersom ingen Na-förening mer når fram till anjonbytaren. Dessa joner uppfångas i finreningsfiltret. Man kan avstå från den blandbäddbytare, som är inkopplad efter en konventionell helavsaltningsanläggning.

Kapacitetsberäkningen för helavsaltningsanläggningen baserade sig endast på râvattenanalys och regereringscykel. Finreningsfiltret enligt uppfinningen behöver icke inräknas i kapacitetsberäkningen.

Jämförd med den konventionella helavsaltningsanläggningen enligt fig. lb med blandbäddfilter vid slutet av anläggningen erhålles emellertid jämfört med samma råvattenanalys en minskad kemikalie- förbrukning, nämligen endast HCl 30 %ig l 562 t/år NaOH 50 %ig 645 t/år Skillnaden 82 t/år HCl och 44 t/år NaOH innebär en minskning med 5 resp. 6,3 % och är av särskilt stor betydelse för belastningen av detbortströmmande regenereringsvattnet. -71805-896-3 6 7 Schematiska utföringsexempel på uppfinningen visas på fig. 2a och 2b och beskrives utförligare i det följande.

Pig. 2a visar en helavsaltningsanläggning med i ett steg ut- formade arbetsfilter.

Fig. 2b visar en helavsaltningsanläggning-med i tvâ steg ut- formade arbetsfilter. ' Enligt fig. 2a strömmar râvattnet genom en ledning l nerifrån 'in i den starkt sura katjonbytaren 2, som är utformad såsom "arbets- filter". Med en resthalt av max. 0,5 mg Na/l lämnar vattnet arbets- filtret och inströmmar därefter i "finreningsfiltret" 3 och i detta erhålles fullständig anlagring av återstående Na-föreningar. Graden av utarmning av "arbetsfiltret“ 2 fastställes genom pH-värdes mätning efter arbetsfiltret. Innan det från Na-föreningar restlöst befriade vattnet inströmmar i anjonbytaren 5 föres det lämpligen dessutom genom en hartsinfångare 4, i vilken fina jonbytarehartsmassor kvar- hållas. I den följande anjonbytaren 5 har katjonbytaremassan skad- lig inverkan. Efter anjonbytaren 5, som avger ett helavsaltat processvatten, finnes en ytterligare hartsinfångningsanordning 4 efterinkopplad eftersom fina jonbytarehartsmassor i processvattnet, deionatet, är olämpligt. Genom ledningar 6 och 7, cirkulationspumpen 8 och med hjälp av ickevisade ventiler eller luckor genomföras på i och för sig känt sätt slututtvättning av helavsaltningsan- -läggningen.

I den på fig. 2b visade halavsaltningsanläggningen består katjonbytaresteget av den starkt sura katjonbytaren ll och den starkt sura katjonbytaren 12. Finreningsfiltret 13 ovanför katjonbytaren 12 är avskild med en fördelningsanordning, en dysebotten l4. På detta sätt säkerställes att finreningsfiltret endast behöver överta zavlägsnandet av genomsläppta natriumjoner. Den i vattenströmmen därefter följande hartsinfångningsanordningen 15 är inkopplad efter fC02-begjutningsanordningen 16. _C02-begjutningsanordningen har till uppgift att avlägsna koldioxid, som bildas vid spaltning av väte- karbonater i katjonbytaren. C02-begjutningsanordningen följes av en mellanpump 17 eller ett flertal mellanpumpar för övervinnande av. tryckförlusten. Anjonbytarbehandlingen är likaledes uppdelad i två steg, ett svagt basiskt steg 18 och ett starkt basiskt arbetsfilter 19. Efter hartsinfångningsanordningen 20 bortföres helavsaltat processvatten.

Beroende på den föreliggande råvattenanalysen möjliggör för- farandet enligt uppfinningen att man anordnar finreningsbädden såsom 7 7805896-3 delapparat direkt på det första eller andra katjonbytar-arbetsfiltret såsom visas på fig. 2b.

Vid regenerering av helavsaltningsanläggningen bringas denna att genomströmmas i motsatt riktning, d.v.s. inbyggda fördelar- och silorgan måste vid den motsatta strömmingsriktningen ge en motsatt funktion.

Claims (2)

1. 7805896-3 g PATENTKRAV l. Förfarande för framställning av helavsaltat vatten med en ledningsförmåga av 40,3 PS/cm genom behandling av râvatten med katjon- och anjonbytare i skild flerstegsanordning, varvid det vatten, som lämnar katjonbytarsteget eller -stegen, uppvisar en restnatrium- halt av 50,5 mg Na/l, k ä n n e t e c k n a t därav, att detta vatten före inträdet i anjonbytarsteget föres genom två starkt sura katjonbytarsteg, varvid jonbytarmaterialet i det andra steget till ”högst 50 % föreligger som svävbädd och till återstående del som fastbädd.

2. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t därav, att jonbytarmaterialet i det andra steget till högst 25 % föreligger som svävbädd och till återstående del som fastbädd.