SU948892A1 - Способ очистки воды - Google Patents

Description

Изобретение относится к очистке воды и может быть использовано в теплоэнергетике, черной металлургии, химической и нефтяной промышленности.

Известен способ очистки воды с высоким содержанием сульфата кальция, включающий термическое умягчение с кристаллизацией основной части сульфата кальция в термоумягчителе при 150170°С и последующее натрий-катионирование [1].

Недостатком данного способа является высокая стоимость обработки в связи с использованием высокопотенциального пара, сложность технологии и эксплуатации.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ очист ки воды, включающий смешивание исходной воды с отработанным раствором катионитных фильтров, умягчение воды, концентрирование ее в концентраторах и регенерацию катионитных фильтров продувкой концентраторов. По известному способу 70-30% умягченной воды подают в испарители,а 30-70% - к потребителю умягченной воды. Отработанный регенерационный раствор смеши5 вают с исходной водой для осаждения солей жесткости, содержащихся в нем, в виде нерастворимого шлама [2].

Недостатком указанного способа является использование дефицитного ре¹⁰ агента - кальцинированной соды в предочи стке.

Цель изобретения - удешевление процесса за счет исключения расхода . кальцинированной соды.

¹⁵ Поставленная цель достигается способом, заключающимся в том, что исходную воду смешивают с отработанным раствором катионитных фильтров, из которого предварительно осаждают 75 98% ионов жесткости, подвергают умягчению, концентрированию в концентраторах и последующей регенерации катио нитных фильтров продувкой концентрато3 ров со скоростью 10-20 м/ч. При этом ионы жесткости осаждают из отработанного раствора добавлением извести с последующей рекарбонизацией.

Технология способа заключается в следующем.

Смесь исходной воды с отработанным раствором, из которого осаждают 75“ 98% ионов жесткости, глубоко умягчают в Na-катионитных фильтрах и подают в концентраторы. Очищенную воду из концентратора подают к потребителю, а концентрат собирают в емкость и используют для регенерации Na-катионитных фильтров.

Из отработанного раствора осаждают ионы жесткости путем добавления в раствор извести с дозой Мд^от^· + + (25“45) мг-экв/л, где Mg ^0lf:P· магниевая жесткость отработанного раствора_t после отделения осадка из отработанного раствора с гидратной . щелочностью 25^_г*5 мг-экв/л осаждают CaCOj путем подачи углекислого газа в количестве эквивалентногидратной щелочи. После осаждения 75“ 98% ионов жесткости из отработанного раствора последний подают на смешивание .

Первую регенерацию Na-катионитного фильтра осуществляют привозным реагентом. Далее ионы натрия циркулируют по замкнутому кругу: Na-катионитный фильтр, концентратор, Na-катионитный фильтр. При регенерации натрий-катионитного фильтра, для предотвращения выпадения кристаллов гипса на зернах катионита, скорость пропускания регенерационного раствора берут в пределах 10-20 м/ч.

Согласно способу при обработке стоков химобессоливающих установок, в которых кроме ионов кальция и магния содержатся также ионы натрия, последние выводятся из цикла продувкой концентратора или же с умягченной водой .

При больших производительностях установки очистки сточных вод целесообразно узел осаждения солей жест- ^! кости известкованием принимать из двух отсеков, в один из которых собирается более концентрированная часть отработанного раствора. При этом количество осаждаемых солей жесткости получается максимальным. После отделения осадка эти растворы подаются на рекарбонизацию.

В качестве углекислого газа для рекарбонизации можно использовать уходящие газы котлов, газы после декарбонизатора химводоочистки, или же газы, образующиеся при обжиге карбоната кальция.

Предложенный способ можно осуществлять минуя операции рекарбонизации, а в случае, когда в исходной воде содержатся только кальциевые соединения, и без известкования. При том жесткость обработанного раствора больше, что уменьшает количество обрабатываемой воды катионитным фильтром за фильтроцикл.

При обработке сточных вод Н-катионитных фильтров химводоочистки целесообразно совмещение процесса нейтрализации их с известью с процессом обработки стоками катионитных фильтров.

Предлагаемая технология может быть использована также для обработки морских и соленых вод. Если при этом в исходной воде Ж₀5щ?504 + Щ, где ^Обш, °бщэя жесткость; Щ - щелочность воды, то в количестве разницы этих величин в воду можно добавить недефицитный реагент, например Na^SO^.

Пример 1. Сточную воду химобессоливающей установки, имеющую ионный состав, мг-экв/л: Са 35; Мд 10; Na 45; S0₄ 85; СВ 5, смешивают с отработанным раствором катионитного фильтра с концентрацией ионов натрия и кальция соответственно 153 и

3,5 мг-экв/л путем известкования с дозой 63,5 мг-экв/л. Отработанный раствор после отделения осадка, составом содержащим мг-экв/л: Na 153; Са 28; S0₄ 118,4; СВ 32,1; ОН 30,5, рекарбонизуют, после отделения осадка рекарбонизованный отработанный раствор составом, мг-экв/л: Na 153; Са 3,5; SO4 118,4; С0₃ 6, в количестве 5,4 м³ смешивают с 18 исходной воды 20,4 м³ умягченной воды с содержанием ионов натрия 105,4 мг-экв/л подают на концентратор (испаритель или электродиализатор), концентрируют до 558 мг-экв/л, а 3 м3 умягченной воды используют для отмывки катионита. Регенерацию ведут со скоростью 20 м/ч. Из отработанного раствора объемом 5,4 м³ и концентрацией ионов,мг-экв/л: Na 153; Са 120; Мд 33; осаждают 98% ионов жесткости. Избыток солей натрия в количестве 800 г-экв, который поступает в систему с исходной водой, вы

948892 6 водится с продувкой испарителя, объем которой равен 1,43 м³. В начале работы установки имеет место повышение количества ионов хлора в смеси. После нескольких фильтроциклов, когда $ режим налаживается полностью, концентрации ионов хлора в смеси, в продувке испарителя, в отработанном растворе получаются соответственно

7,4, 63 и 32,1 мг-экв/л и остаются *0 постоянными.

Пример 2. Сточную воду Н-катионитных фильтров, работающих до проскока ионов жесткости со следующим ионным составом, мг-экв/л, %: Са 35; *5 Мд 15; SO^, 50, смешивают с отработанным раствором катионитного фильтра с концентрацией ионов кальция и натрия соответственно 35 и 155 мг-экв/л и подвергают умягчению в Na-катио- 20 нитнпм фильтре, загруженном катионитом КУ-2 с объемом 1 м³, до проскока солей жесткости в фильтрат. При этом объем обрабатываемой сточной воды получается 12 м³. Умягченную во-25 ду с содержанием ионов натрия 91 ,2 мг-экв/л в количестве Ί4 м³ подают на испаритель и выпаривают до концентрации 638,4 мг-экв/л, а 3 м³ умягченной воды используют для отмыв-30 ки.

При регенерации катионита продувку испарителя в количестве 2 м³ по противотоку пропускают через фильтр со скоростью 20 м/ч, затем отмывают 35 умягченной водой. Из отработанного раствора с объемом 5 м³ и концентрацией ионов натрия и жесткости по 155 мг-экв/л осаждают 77% ионов жесткости в виде CaS0₄ и Mg (OH)qnyTeM добавления 180,2 г-экв извести.

После отделения осадка отработанный раствор с объемом 6 м³ подают на смешивание с исходной водой.

Пример 3. Сточную воду пред-₄₅ приятий химической промышленности, содержащую только 10 мг-экв/л сульфата кальция подвергают обработке по предлагаемому способу. При этом 70 м³ сточной воды смешивается с отработайным раствором Na-катионитного фильтра объем 6,0 м³ с концентрацией ионов кальция и натрия соответственно 38 и 153,7 мг-экв/л и подается в Na-катионитный фильтр, загруженный $$ катионитом КУ-2 объемом 1 м³. Концентрации ионов кальция и натрия в смеси составляют по 12,2 мг-экв/л. Умягченная вода в количестве 73 м³ с концентрацией ионов натрия

24,4 мг-экв/л подается на концентратор, откуда возвращается концентрат в количестве 3 м³ с концентрацией ионов натрия 590 мг-экв/л, который используется для регенерации Na-катионитного фильтра. 3 м³ умягченной воды собирается и используется при Ьтмывке. Скорость подачи регенерационного раствора в Na-катионитный фильтр 20 м/ч. Отработанный раствор регенерации Na-катионитного фильтра пропускают через кристаллизатор и с концентрацией ионов кальция 38 мг-экв/л подают на смешивание с исходной водой, при этом в кристаллизаторе осаждают 75% сульфата кальция.

Сравнительные результаты по обработке воды известным и предложенным способами представлены в таблице. Как следует из приведенных данных, по предложенному способу имеет место как исключение расхода соды на обработку вод с разными составами, так и уменьшение стоков, подлежащих дальнейшей утилизации.

Кроме того, общее количество солей в умягченной воде по сравнению с известным способом меньше, так как извне кроме ионов натрия, содержащихся в исходной воде, дополнительно ионов натрия не поступает.

Технико-экономический эффект от реализации предложенного способа, например , при очистке сточных вод химического комбината, содержащих 20 мг-экв/л сульфата кальция, на установке 500 м^/ч составляет 140 тыс. руб. в год.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к очистке воды и может быть использовано в теплоэнергет 1ке, черной металлургии, химической и нефт ной промышленности Известен способ очистки воды с высоким содержанием сульфата кальци  включающий термическое ум гчение с кристаллизацией основной части сульфата кальци  в термоум гчителе при ISO-UO C и последующее натрий-катионирование ГП. Недостатком данного способа  вл етс  высока  стоимость обработки в св зи с использованием высокопотенциального пара, сложность технологии и эксплуатации. Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ очист ки воды, включающий смешивание исходной воды с отработанным раствором катионитных фильтров, ум гчение воды концентрирование ее в концентраторах и регенерацию катионитных фильтров пf oдyвкoй концентраторов. По известному способу 70-30 ум гченной воды подают в испарители,а 30-70% к потребителю ум гченной воды. Отработанный регенерационный раствор смешивают с исходной водой дл  осаждени  солей жесткости, содержащихс  в нем, в виде нерастворимого шлама t2. Недостатком указанного способа  вл етс  использование дефицитного реагента - кальцинированной соды в предочистке . Цель изобретени  - удешевление процесса за счет исключени  расхода кальцинированной соды. Поставленна  цель достигаетс  способом , заключающимс  в том, что исходную воду смеимвают с отработанным раствором катионитных фильтров, из которого предварительно осаждают 75 98 ионов жесткости, подвергают ум гчению , концентрированию в концентраторах и последующей регенер ации катиониtныx фильтров продувкой концентраторов со скоростью 10-20 м/ч. При этом ионы жесткости осаждают из отработанного раствора добавлением извести с последующей рекарбонизацией. Технологи  способа заключаетс  в следующем. Смесь исходной воды с отработанны раствором, из которого осаждают 75 98 ионов жесткости, глубоко ум гчаю в Na-катионитных (} 1льтрах и подают в концентраторы. Очищенную воду из кон центратора подают к потребителю, а концентрат собирают в емкость и используют дл  регенерации Na-катионитных фильтров. Из отработанного раствора осаждаю ионы жесткости путем добавлени  в раствор извести с дозой Мд° - + + () мг-экв/л, где Мд тР. магниева  жесткость отработанного раствора, после отделени  осадка иа отработанного раствора с гидратной щелочностью мг-экв/л осаждают CaCOj путем подачи углекислого газа в количестве эквивалентногидратной щелочи. После осаждени  75 ЭВ% ионов жесткости из отработанного раствора последний подают на смешива ние. Первую регенерацию Na-катионитног фильтра осуществл ют привозным реагентом . Далее ионы натри  циркулирую по замкнутому кругу: Na-катионитный фильтр, концентратор, Ма-катионитный фильтр. При регенерации натрий-катио нитного фильтра, дл  предотвращени  выпадени  кристаллов гипса на зернах катиони а, скорость пропускани  реге нерационного раствора берут в пределах 10-20 м/ч. Согласно способу при обработке стоков химобессоливающих установок, в которых кроме ионов кальци  и Mai- ни  содержатс  также ионы натри , по следние вывод тс  из цикла продувкой концентратора или же с ум гченной водой . При больших производительност х установки очистки сточных вод целесообразно узел осаждени  солей жесткости известкованием принимать из двух отсеков, в один из которых со .бираетс  более концентрированна  часть отработанного раствора. При этом количество осаждаемых солей жест кости получаетс  максимальным. После отделени  осадка эти растворы подаютс  на рекарбонизацию. В качестве углекислого газа дл  рекарбонизации можно использовать уход щие газы котлов, газы после декарбонизатора химводоочистки, или же газы, образующиес  при обжиге карбоната кальци . Предложенный способ можно осуществл ть мину  операции рекарбонизации , а в случае, когда в исходной воде содержатс  только кальциевые соединени , и без известковани . При том жесткость обработанного раствора больше, что уменьшает количество обрабатываемой воды катионитным фильтром за фильтроцикл. При обработке сточных вод Н-катионитных фильтров химводоочистки целесообразно совмещение процесса нейтрализации их с известью с процессом обработки стоками катионитных фильтров. Предлагаема  технологи  может быть использована также дл  обработки морских и соленых вод. Если при этом в исходной воде Щ, где - обща  жесткость; Щ - щелочОбш ,. ность воды, то в количестве разницы этих величин в воду можно добавить недефицитный реагент, например Мал50. Пример 1. Сточную воду химобессоливающей установки, имеющую ионный состав, мг-экв/л: Са 35; Мд 10; Na 5; SO. 85; Ct 5, смешивают с отработанным раствором катионитного фильтра с концентрацией ионов натри  и кальци  соответственно 153 и 3,5 мг-экв/л путем известковани  с дозой 63,5 мг-экв/л. Отработанный раствор после отделени  осадка, составом содержащим мг-экв/л: Na 153; Са 28; SO. 118,t; СЕ 32,1; ОН 30,5, рекарбонизуют, после отделени  осадка рекарбонизованный отработанный раствор составом, мг-экв/л: Na 153; Са 3,5; S04 118,4; СО 6, в количестве 5,4 м смешивают с 18 м исходной воды 20,4 м ум гченной воды с содержанием ионов натри  105,4 мг-экв/л подают на концентратор (испаритель или электродиализатор), концентрируют до 558 мг-экв/л, а 3 м ум гченной воды используют дл  отмывки катионита, Регенерацию ведут со скоростью 20 м/ч. Из отработанного раствора объемом 5,4 м и концентрацией ионов,мг-экв/л; Na 153; Са 120; Мд 33; осаждают 98% ионов жесткости. Избыток солей натри  в количестве 800 г-экв, который поступает в систему с исходной водой, выводитс  с продувкой испарител , объе которой равен 1 , м. В начале рабо ты установки имеет место повышение количества ионов хлора в смеси. После нескольких фильтроциклов, когда режим налаживаетс  полностью, концентрации ионов хлора в смеси, в про дувке испарител , в отработанном растворе получаютс  соответственно 7,, 63 и 32,1 мг-экв/л и остаютс  посто нными. Пример 2. Сточную воду Н-ка тионитных фильтров, работающих до проскока ионов жесткости со следующи ионным составом, мг-экв/л, %: Са 35; Мд 15; 50л, 50, смешивают с .отработан ным раствором катионитного фильтра с концентрацией ионов кальци  и натри  соответственно 35 и 155 мг-экв/л и подвергают ум гчению в Na-катионитнпм фильтре, загруженном катионитом КУ-2 с объемом 1 м, до проско ка солей жесткости в фильтрат. При этом объем обрабатываемой сточной воды получаетс  12 м. Ум гченную во ду с содержанием ионов натри  91,2 мг-экв/л в количестве И м по дают на испаритель и выпаривают до концентрации 638, мг-экв/л, а 3 м ум гченной воды используют дл  отмыв ки. При регенерации катионита продувку испарител  в количестве 2 м по противотоку пропускают через фильтр со скоростью 20 м/ч, затем отмывают ум гченной водой. Из отработанного раствора с объемом 5 м и концентраци ей ионов натри  и жесткое™ по 155 мг-экв/л осаждают 77 ионов жест кости в виде СаЗОф и Мд (ОН),2.пУем добавлени  180,2 г-экв извести. После отделени  осадка отработанный раствор с объемом 6 м подают на смешивание с исходной водой. Пример 3. Сточную воду пред при тии химической промышленности, содержащую только 10 мг-экв/л сульфата кальци , подвергают обработке по предлагаемому способу. При этом 70 м сточной воды смешиваетс  с отработанным раствором Na-катионитного фильтра объем 6,0 м с концентрацией ионов кальци  и натри  соответственно 38 и 153,7 мг-экв/л и подаетс  в Na-катионитный фильтр, загруженный катионитом КУ-2 объемом 1 м. Концентрации ионов кальци  и натри  в смеси составл ют по 12,2 мг-экв/л. Ум гченна  вода в количестве 73 м С концентрацией ионов натри  2, мг-экв/л подаетс  на концентратор , откуда возвращаетс  концентрат в количестве 3 м с концентрацией ионов натри  590 мг-экв/л, который используетс  дл  регенерации Na-катионитного фильтра. 3 м ум гченной воды собираетс  и используетс  при Ьтмывке. Скорость подачи регенерационного раствора в Na-катионитный фильтр 20 м/ч. Отработанный раствор регенерации Na-катионитного фильтра пропускают через кристаллизатор и с концентрацией ионов кальци  38 мг-экв/л подают на смешивание с исходной водой, при этом в кристаллизаторе осаждают 75 сульфата кальци . Сравнительные результаты по обработке воды известным и предложенным способами представлены в таблице. Как следует из приведенных данных, по предложенному способу имеет место как исключение расхода соды на обработку вод с разными составами, так и уменьшение стоков, подлежащих дальнейшей утилизации. Кроме того, общее количество солей в ум гченной воде по сравнению с известным способом меньше, так как извне кроме ионов натри , содержащихс  в исходной воде, дополнительно ионов натри  не поступает. Технико-экономический эффект от реализации предложенного способа, например , при очистке сточных вод химического комбината, содержащих 20 мг-экв/л сульфата кальци , на установке 500 мЗ/ч составл ет lUO тыс. руб. в год. Формула изобретени  1.Способ очистки воды, включающий смешива|«1е исходной воды с отработанным раствором катионитных фильтров , ум гчение воды, концентрирование ее в концентраторах, регенерацию катионитных фильтров продувкой концентраторов , отличающийс  тем, что,с целью удешевлени  процесса за счет исключени  расхода кальцинированной соды,исходную воду спешивают с отработанным раствором катионитных фильтров , из которого предварительно осаждают ионов жесткости. , 2.Способ по п. 1, отл и чающий с   тем, что из отработанного 7 раствора ионы жесткости осаждают добавлением извести с последующей рекарбонизацией . 3. Способ-по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью предотвращени  выпадени  кристаллов гипса на зернах катионита, регенерацию катионитных фильтров продувкой концентраторов ведут со скоростью 1020 м/ч, 9488928 Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Термические методы обработки воды на тепловых электростанци х и 5 задача научных исс/1едований. Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического совещани , Чел бинск, 1977, с. 30-91.
2. 2. Авторское свидетельство СССР О № 710963, кл. С 02 F /k2, 1977 (прототип).