SU891585A1

SU891585A1 - Method of processing waste water

Info

Publication number: SU891585A1
Application number: SU802927447A
Authority: SU
Inventors: Валерий Витальевич Шищенко; Павел Павлович Симонов; Геннадий Иосифович Рожановский; Александр Иванович Быков; Валерий Юрьевич Лебедев
Original assignee: Ставропольский политехнический институт; Ростовское Отделение Всесоюзного Государственного Института "Теплоэлектропроект"
Priority date: 1980-05-20
Filing date: 1980-05-20
Publication date: 1981-12-23

Description

Изобретение относитс к способам очистки сточных вод с получением ути лизируемых продуктов и может быть использовано дл переработки сточных вод натрий-катионитных и химобессоливающих водоподготовительных установок при создании безотходных систем водоснабжени промышленных предпри тий. Известен способ переработки реге ерационных сточных вод водоподготоеитгельных установок, включающий известково содовую обработку, упаривание ум гченной воды в выпарных аппаратах , работающих по методу мгновенного вскипани , и выделение солей в сухом виде П. Недостатком этого способа вл етс большой расход соды, эквивалентный жесткости обрабатываемой воды, и значительный расход тепла .на термическое обессоливание ум гченной воды. При этом стоимость очис ки оказываетс высокой, а полученные сухие соли требуют дополнительной дорогосто щей переработки или захоронени . Наиболее близким к предпагаемону по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ переработки солевых стоков ионнообменных водоподготовительных установок , включающий смешение отработанных растворов, их обработку едким натром и содой, отделение осадков , нагрев, концентрирование очищенной воды, злектродиализ и использование полученных реагентов дл регенерации фильтров 2. К недостаткам способа следует отнести большой расход соды на осаждение кальци и тепла на концентрирование очищенной воды, а также совместное осаждение осадков, образующихс при ум гчении стоков едким натром и содой, что усложн ет их утилизацию . 3 Цель изобретени - снижение стоимости очистки за счет сокращени рас хода тепла и соды, уменьшение количества осадков. Поставленна цель достигаетс тем что сточные воды, состо щие из отработанных регенерационных растворов, сйрабатывают едким натром и содой, отдел ют образовавшийс осадок, нагревают и концентрируют очищенные воды, подвергают электродиализу и используют полученные реагенты дл регенерации фильтров, при этом смес отработанных регенерационных растворов сначала обрабатывают едким натро отдел ют от гидроокиси магни , концентрируют до насыщени по сульфату кальци , смешивают с раствором хлорида натри и вновь концентрируют до насыщени по сульфату кальци , концентрат нагревают и пропускают через слой сульфата кальци , отдел ют от осадка и раздел ют на три потока, один из которых подают на регенерацию натрий-катионитных фильт ров, второй смешивают со сточной водой после первой стадии концентрировани , а третий вновь концентрируют до насыщени по сульфату кальци , концентрат обрабатывают содой, отдел ют от выпавшего осадка , декарбонизируют и раздел ют электродиализом на сол ную кислоту и едкий натр, которые возвращают на регенерацию фильтров. Предпочтительно сточную воду посл первой стадии концентрировани смешивают с раствором хлорида натри в таком соотношении, чтобы после смешени весова концентраци хлорида натри была в 16-18 раз выше весовой концентрации сульфата кальци . 1редпочтительно концентрирование на первой и второй стади х осуществл ют электродиализом, а концентрат нагревают до 130 170С смешением с паром, при этом концентрат раздел ют на поток и в соотношении 1:(2-2,5): :(.5--5). При обработке сточной воды вначале едким натром, а затем содой дости гаетс раздельное осаждение гидрооки си магни и кербоната кальци , что упрощает их 1;с,пезное использование. Концентрирование осветленной от гидроокиси магни сточной воды элект родиализом до насыщени по сульфату кальци уменьшает ее количество. подвергаемсзе последующей обработке, что снижает стоимость оборудовани , расход тепла и электроэнергии. При смешении воды после первой стадии концентрации с раствором хлористого натри сильно возрастает растворимость сульфата кальци , что позвол ет сконцентрировать полученную смесь еще в несколько раз, прежде чем концентраци сульфата кальци достигнет его растворимости. Выбранное соотношение между хлоридом натри и сульфатом кальци в растворе обусловлено тем, что именно при таком соотношении растворимость сульфата кальци в концентрате будет максимальной, следовательно, степень концентрировани будет также максимальной . Увеличение солесодержани опресн емой воды приведет к увеличению удельного расхода электроэнергии , но количество опресн емой воды значительно меньше его исходного количества, что снижает общий расход электроэнергии по сравнению со случаем подачи раствора хлорида натри перед первой стадией концентрировани и осуществлени последнего процесса в одну ступень. Нагрев воды до 130-170 С и отделение выпавшего сульфата кальци значительно уменьшает расход соды на осаждение кальци . Выбранный диапазон температуры обусловлен экономическими соображени ми, так как при более низкой температуре эффект осаждени сульфата кальци мал, а при более высокой температуре значительное увеличение расхода тепла приводит лишь к небольшому снижению глубины осаждени сульфата кальци.1. На чертеже приведена схема установки дл переработки сточных вод ионообменных водоподготовительных установок. Отработанные регенерационные растворы натрий-катионитных и химобессоливающих фильтров по трубопроводам 1-3 подают в осветлитель j, где смешивают с раствором едкого натра, подаваемым по трубопроводу 5. В результате магний осаждаетс в виде гидроокиси, котора отдел етс от воды и удал етс по трубопроводу 6. Одновременно происходит обескремнивание воды. Осветленные сточные воды по трубопроводу 7 подают на электродиализнукз установку 8, где концентрируют до насыщени по сульфату кальци , а концентрат по трубопроводу 9 подают в электродиализную установку 10, где смешивают с раствором хлорида натри , поступающего по трубопроводу 11. Полученную смесь снова концентрируют Д9 насыщени по сульфату кальци , а затем по трубопроводу 12 через теплообменники 13 и 14 направл ют в термоум гчитель 15, где смеши вают с паром, поступающим по трубопроводу 16. В результате нагрева воды растворимость сульфата кальци уменьшаетс и основна его часть выпадает в осадок, который отдел ют от „воды и вывод т из аппарата по тру бопроводу 17, 3 ум гченную и осветле ную воду по трубопроводу 18 направл ют в расширитель 19. где она вскипает за счет снижени давлени и ее температура уменьшаетс . Охлажденную термоум гченную воду раздел ют на три.потока, один из которых по тр бопроводу 11 подают в аппарат 10, второй поток охлаждают в теплообменнике 13 и по трубопроводу 20 подают на регенерацию натрий-катионитных фильтров водоподготовительной устано ки, а третий поток по трубопроводу 21 и пар из расширител 19 по трубопроводу 22 направл ют в выпарную установку 23, где воду упаривают до на сыщени по сульфату кальци . Концентрат по трубопроводу 2k подают в реактор 25. где смешивают с раство ром соды, подаваемым по трубопрово5 .0 ду 26. Осадок карбоната кальци удал ют по трубопроводу 27, а ум гченную воду по трубопроводу 28 подают в аппарат 29, где декарбонйзуют обычным способом, например подкислением с последующим удалением углекислого газа путем продувани воды воздухом . Ум гченную и декарбонизованную воду по трубопроводу 30 подают в электродиализную установку 31 где раздел ют на сол ную кислоту и едкий натр, которые по трубопроводам 32 и 33 направл ют на регенерацию водород-катионитных и анионитных фильтров . Часть едкого натра по трубопроводу 5 подают в осветлитель 4 дл обработки исходной воды, а часть кислоты по трубопроводу З направл ют в аппарат 29 дл декарбонизации ум гченного содой концентрата. Раствор из электродиализной установки 31 в зависимости от состава направл ют по трубопроводу 35 в тот или иной узел установки и вновь концентрируют. Конденсат, образовавшийс в выпарной установке 23 и теплообменнике I, и обессоленную воду из электродиализных установок 8 и 10 соответственно по трубопроводам 36-39 направл ют потребител м. Пример. Количество и ионный состав сточных вод натрий, и водород-катионитных и анионитных фильтров водоподготовительной установки ТЭС приведеми соответственно, в графах 1-3, а после смешени с едким натром и отделени от гидроокиси магни - в графе . таблицы.The invention relates to wastewater treatment methods with the production of utilizable products and can be used to process sodium-cation-exchanger and chemical desalting water treatment plants for the treatment of waste-free water supply systems for industrial enterprises. There is a known method for processing regenerated wastewater from water-preparation installations, including lime-soda treatment, evaporation of softened water in evaporators using the instantaneous boiling method, and the isolation of salts in dry form P. The disadvantage of this method is the high consumption of soda equivalent to the hardness of the treated water , and significant heat consumption. on thermal desalination of softened water. At the same time, the cost of cleaning turns out to be high, and the resulting dry salts require additional expensive processing or disposal. The closest to the technical essence and the achieved result is the method of processing salt effluents of ion exchange water treatment plants, including mixing waste solutions, treating them with caustic soda and soda, separating precipitates, heating, concentrating purified water, electrodialysis, and using the obtained reagents for regenerating filters 2 The disadvantages of the method include the high consumption of soda in the deposition of calcium and heat in the concentration of purified water, as well as together Precipitation of sludge formed by caustic soda and soda is reduced, which complicates their disposal. 3 The purpose of the invention is to reduce the cost of cleaning by reducing the flow of heat and soda, reducing the amount of precipitation. The goal is achieved by the fact that wastewater consisting of spent regeneration solutions is treated with caustic soda and soda, the precipitate formed is separated, heated and concentrated purified water is subjected to electrodialysis, and the resulting reagents are used to regenerate filters, and the mixture of spent regeneration solutions is first treated caustic soda is separated from magnesium hydroxide, concentrated to saturation on calcium sulfate, mixed with sodium chloride solution and again concentrated to saturation. calcium sulfate, the concentrate is heated and passed through a layer of calcium sulfate, separated from the precipitate and divided into three streams, one of which is fed to the regeneration of sodium cation resin filters, the second is mixed with waste water after the first stage of concentration, and the third is concentrated again before saturation with calcium sulfate, the concentrate is treated with soda, separated from the precipitated precipitate, decarbonated, and separated by electrodialysis into hydrochloric acid and caustic soda, which are returned to the filter regeneration. Preferably, the waste water after the first stage of concentration is mixed with a solution of sodium chloride in such a ratio that, after mixing, the weight concentration of sodium chloride is 16-18 times higher than the weight concentration of calcium sulfate. 1 it is preferable that the concentration in the first and second stages is carried out by electrodialysis, and the concentrate is heated to 130 to 170 ° C by mixing with steam, and the concentrate is divided into a flow in a ratio of 1: (2-2.5): :( 5--5) . When treating waste water, first with caustic soda and then with soda, separate precipitation of calcium hydroxide and calcium carbonate is achieved, which simplifies their use; Concentration of clarified magnesium hydroxide by electrodialysis to saturate calcium sulphate reduces its amount. subjected to subsequent processing, which reduces the cost of equipment, heat and power consumption. When water is mixed after the first concentration stage with a solution of sodium chloride, the solubility of calcium sulfate greatly increases, which allows the resulting mixture to be concentrated several times more before the concentration of calcium sulfate reaches its solubility. The selected ratio between sodium chloride and calcium sulphate in solution is due to the fact that it is precisely at this ratio that the solubility of calcium sulphate in the concentrate will be maximum, therefore, the degree of concentration will also be maximum. An increase in the salt content of the desalinated water will lead to an increase in the specific energy consumption, but the amount of desalinated water is significantly less than its initial amount, which reduces the total energy consumption compared with the case of supplying sodium chloride solution before the first stage of concentration and the last process in one step. Heating the water to 130-170 ° C and separating the precipitated calcium sulphate significantly reduces the consumption of soda for the precipitation of calcium. The selected temperature range is due to economic considerations, since at lower temperatures the effect of calcium sulfate precipitation is small, and at a higher temperature, a significant increase in heat consumption leads to only a small decrease in the calcium sulfate deposition depth. The drawing shows a diagram of the installation for the treatment of wastewater ion-exchange water treatment plants. Spent regeneration solutions of sodium-cationite and chemical desalting filters through pipelines 1-3 are fed to brightener j, where they are mixed with sodium hydroxide solution fed through pipeline 5. As a result, magnesium precipitates as hydroxide, which separates from water and is removed through pipeline 6 At the same time, water desilication occurs. The clarified wastewater is supplied via conduit 7 to the electrodialysis unit 8, where it is concentrated to calcium sulfate saturation, and the concentrate is fed via conduit 9 to the electrodialysis installation 10, where it is mixed with sodium chloride solution coming through conduit 11. The resulting mixture is again concentrated to saturation D9 by Calcium sulphate and then through conduit 12 through heat exchangers 13 and 14 are sent to thermo-humidifier 15, where they are mixed with steam supplied through conduit 16. As a result of water heating, the solubility of sulfate to The alci decreases and most of it precipitates, which is separated from the water and removed from the apparatus through a conduit 17, 3 softened and clarified water through conduit 18 to the expander 19. Where it boils by reducing pressure and its temperature decreases. The cooled thermally condensed water is divided into three streams, one of which is fed to the apparatus 10 via a conduit 11, the second stream is cooled in a heat exchanger 13 and fed through a conduit 20 to the regeneration of sodium-cation-exchange filters of a water treatment plant, and the third stream via a pipeline 21 and the steam from the expander 19 through line 22 is sent to an evaporator unit 23, where water is evaporated until it is saturated with calcium sulfate. Concentrate through line 2k is fed to reactor 25. where it is mixed with soda solution fed through line 5 .0 to 26. Calcium carbonate precipitate is removed through line 27, and dried water is fed through line 28 to apparatus 29, where it is decarbonated in the usual way for example, acidification followed by removal of carbon dioxide by blowing water with air. The softened and decarbonated water through conduit 30 is fed to an electrodialysis unit 31 where it is divided into hydrochloric acid and caustic soda, which is directed through conduits 32 and 33 to regenerate hydrogen-cation and anion-exchange filters. A portion of caustic soda is fed through conduit 5 to clarifier 4 for treating raw water, and part of the acid via conduit 3 is sent to an apparatus 29 for decarbonating the soda-concentrated concentrate. The solution from the electrodialysis unit 31, depending on the composition, is sent through conduit 35 to one or another unit of the unit and concentrated again. The condensate formed in the evaporator 23 and the heat exchanger I, and the desalted water from the electrodialysis units 8 and 10, respectively, piped 36-39 through consumers. Example. The amount and ionic composition of wastewater sodium, and hydrogen-cation and anion-exchange filters of the water treatment plant of the TPP are given, respectively, in columns 1-3, and after mixing with caustic soda and separation from magnesium hydroxide - in the graph. tables.

Кальций ,6Магний 13.3 33,1 ,768,05 Натрий /,5Водород Сульфаты 1.5 1,523,9 80,1179.917,5 Хлориды Силикаты 0,02 0,020,15 5,3 58 .8982i,9 66 ,7 252,8 87113071788 - 1 ,82 56,2 ,895.923 67,1525,587219091790 0,02 0,07 0,080,2 0,19 Состав, мг-экв/кг J Calcium, 6Magnesium 13.3 33.1, 768.05 Sodium /, 5Hydrogen Sulfates 1.5 1.523.9 80.1179.917.5 Chlorides Silicates 0.02 0.020.15 5.3 5.3 .8982i, 9 66, 7 252.8 87113071788 - 1 , 82 56.2, 895.923 67.1525.587219091790 0.02 0.07 0.080.2 0.19 Composition, meq / kg J

ПоказателиIndicators

0,70.7

18 18

1212

Состав этой воды после концентрировани в электродиализной установке 8 до насыщени по сульфату кальци приведен в графе 5, а смесь этого коцентрата с раствором хлорида натри в графе 6. Состав концентрата после электродиализной установки 10 приведен в графе 7, а после смешени с раствором из электродиализной устновки 31, нагрева в теплообменниках 13 и Н до , термического ум гчени при 170°С и упаривани в расширителе 19 при охлаждении до в графе В. Часть этой воды в количесве 0,55 возвращают на регенерацию натрий-катионитных фильтров ТЭС либо непосредственно, либо после дополнительного осаждени кальци содой 13,1 м /ч ее подают на смещение со стоками в электродиализный аппарат 10, а 2,35 упаривают в выпарной установке в 3 раза, ум гчают собой, декарбонизуют и раздел ют электродиализом на сол ную кислоту и едкий натр, возвращаемые на регенерацию фильтров химобессоливающей установки.The composition of this water after concentration in the electrodialysis unit 8 to saturation with calcium sulfate is given in column 5, and the mixture of this concentrate with sodium chloride solution in column 6. The composition of the concentrate after the electrodialysis unit 10 is given in column 7, and after mixing with the solution from the electrodialysis unit 31, heating in heat exchangers 13 and H to, thermal diminution at 170 ° C and evaporation in expander 19 when cooled to graph B. Part of this water in the amount of 0.55 is returned to the regeneration of sodium cation-exchange filters of TPPs either Immediately, or after additional precipitation of calcium with soda 13.1 m / h, it is fed to the displacement with drains into the electrodialysis apparatus 10, and 2.35 is evaporated in the evaporator 3 times, softened, decarbonated and separated by electrodialysis into hydrochloric acid and caustic soda, returned for the regeneration of filters of the chemical desalting plant.

Дл случа , рассмотренного в примере , в процессе термического ум гчени удал ютс около 73 кг/ч сульфата кальци f на осаждение которого потребовалось бы 57 кг/ч соды.For the case considered in the example, about 73 kg / h of calcium sulphate f were removed during the thermal softening process, and the precipitation of which would take 57 kg / h of soda.

При реализации предлагаемого спосба также получают экономический эффект от снижени расхода тепла. Дл обессоливани 7 сточных вод известным способом при упаривании их в п тиступенчатой выпарной устаноке потребуете; 21, т/ч пара (1 т пара на 3,5 iv воды)о При очистке воды предлагаемым способом на термическое ,обессоливание поступает 2,35 ум гченной воды, дл упа- 26,5When implementing the proposed sposb also get the economic effect of reducing heat consumption. In order to desalination of 7 waste waters in a known manner, when they are evaporated in a five-stage evaporator, you will need to install; 21, t / h of steam (1 ton of steam per 3.5 iv of water) o When purifying the water by the proposed method, 2.35 of softened water is supplied to the thermal, desalination, for packing 26.5

7 19,5 32,6 15 167 19.5 32.6 15 16

риеани которой в 3 раза используют пар,образующийс в расширителе 19, даже в одноступенчатой испарительной установке.Rieani which 3 times use the steam generated in the expander 19, even in a single-stage evaporator unit.

Поэтому, расход пара в предлагаемом способе обусловлен только нагревом воды в термоум гчителе 15. Дл этого нагрева необходимо 3,2 т/ч пара .Therefore, the steam consumption in the proposed method is due only to the heating of water in the thermal humidifier 15. This heating requires 3.2 t / h of steam.

Капитальные затраты на рассматриваемых установках примерно одинаковые , так как стоимость электродиализных установок и термоум гчителей в предлагаемом способе близки к стоимости п тиступенчатой испарительной установки в известном способе.The capital costs of the plants under consideration are approximately the same, since the cost of electrodialysis plants and thermo-humidifiers in the proposed method is close to the cost of a five-step evaporator unit in the known method.

Claims

Invention Formula

, 1, Wastewater treatment method, which includes mixing spent regeneration solutions, treating them with caustic soda and soda, separating the formed sludge, heating and concentrating purified water, electrodialysis and using the obtained reagents for filter regeneration, characterized in that, in order to reduce the cost of purification by reducing the consumption of heat, soda, reducing the amount of precipitation, the mixture of spent regeneration solutions is treated first with caustic soda, separated from magnesium hydroxide, and concentrated m to saturation of calcium sulfate is mixed with sodium chloride and again concentrated to saturation by kal5 qi sulfate, concentrate is heated and passed through a bed of calcium sulfate is separated from the sludge and separated into 1tri streams, one of which serves Continuation of Table 8

for the regeneration of the atrium-cationite filters, the second is mixed with the waste water after the first stage of concentration, and the third is again concentrated on calcium sulfate, the concentrate is treated with soda, separated from the precipitated sediment, decarbonated, and separated by electrodialium into hydrochloric acid and sodium hydroxide which return to regenerate filters.

2. Method 1, characterized in that the wastewater from the field of the first concentration stage is mixed with sodium chloride solution in such a ratio that, after mixing, the weight concentration of sodium chloride is 16-18 times higher than the weight concentration of calcium sulfate.

3. Method according to nnt 1 and 2, about which it is implied that the concentration in the first and second stages is carried out by electrodialysis.

k. The method according to PP 1-3, characterized in that the water after

concentration by electrodialysis is heated to OO-iyO C by mixing with steam,

5. Method according to nn. This is based on the fact that the concentrate is divided into streams in the ratio 1: (2-2.5): {t, 5-5).

Sources of information taken into account in the examination

1. Buskunov R.Y., Kostrikin 10.I. et al. The use of evaporators for WATER TREATMENTS. KI is the basis for creating infinite TPPs - Thermal Power Engineering, 197, f 2, p. 60-63.

2. Kostrikin Yu.M. Prospects for the creation of drainless thermal power plants. - Energy, 1977 tf 1, p. 8-10.

/but