СПОСОБ ТЕРМОХИМИЧЕСКОГО ОБЕССОЛИВАНИЯ ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД

СПОСОБ ТЕРМОХИМИЧЕСКОГО ОБЕССОЛИВАНИЯ ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД


RU (11) 2137722 (13) C1

(51) 6 C02F9/00, C02F1/42, C02F5/00, C02F1/04 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 98113575/12 
(22) Дата подачи заявки: 1998.07.13 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1998.07.13 
(45) Опубликовано: 1999.09.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Малоотходная технология переработки сточных вод термохимическим обессоливанием, Энергетик, 1996, N 11, с.17- 20. SU 939396 A, 30.06.82. SU 948892 A, 10.08.82. SU 1225821 A, 30.03.84. DE 3022975 A, 18.01.82. US 5166220 A, 24.11.92. SU 1074831 A, 23.02.84. GB 2171988 A, 10.09.86. 
(71) Заявитель(и): Московский энергетический институт (технический университет) 
(72) Автор(ы): Седлов А.С.; Шищенко В.В. 
(73) Патентообладатель(и): Московский энергетический институт (технический университет) 
Адрес для переписки: 111250, Москва, ул.Красноказарменная, д.14, МЭИ, НИЧ, патентный отдел 

(54) СПОСОБ ТЕРМОХИМИЧЕСКОГО ОБЕССОЛИВАНИЯ ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД 

Изобретение относится к комбинированным способам глубокой очистки природных и сточных вод сульфатно-бикарбонатного типа и может быть использовано, например, в теплоэнергетике. Способ термохимического обессоливания природных и сточных вод включает смешение исходной воды со сточными, известкование, коагуляцию и осветление смеси, ее натрий-катионирование и упаривание в испарителях, рекарбонизацию концентрата сдувочной парогазовой смесью испарителей, его смешение с частью концентрированных сточных вод, кислотой или щелочью, отделение образовавшегося осадка, разбавление осветленного раствора и его использование для регенерации натрий-катионитных фильтров, выделение концентрированной части регенерационных сточных вод, осаждение в них сульфата кальция и обработку части этих вод известью, причем рекарбонизированный концентрат испарителей смешивают с частью концентрированных сточных вод, кислотой или щелочью в пропорции, при которой содержание кальция и магния в смеси на 2-8 мг-экв/л превышает содержание карбонат- и гидрат-ионов соответственно. В качестве щелочи используют часть концентрированных сточных вод после обработки их известью, а осадок, образовавшийся при смешении рекарбонизированного концентрата испарителей, концентрированных сточных вод, кислоты или щелочи, вместе с содержащимся в нем раствором смешивают с концентрированной частью регенерационных сточных вод. При этом в качестве концентрированных сточных вод собирают сточные воды с жесткостью более 20-30 мг-экв/л и часть их после обработки известью и отделения осадка используют для приготовления известкового молока, а часть натрий-катионированной воды, суммарное содержание хлоридов в которой выбрано на 2-8% ниже их количества, поступающего с исходной водой, попадает в закрытую теплосеть. 6 з.п. ф-лы, 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к комбинированным способам глубокой очистки природных и сточных вод сульфатно-бикарбонатного типа и может быть использовано при создании систем водоподготовки с высокими экологическими показателями в теплоэнергетике, черной и цветной металлургии, химической и нефтеперерабытвающей промышленности.

Известен способ очистки воды, включающий смешение исходной воды с отработанным раствором катионитных фильтров, умягчение смеси, концентрирование в концентраторах, регенерацию катионитных фильтров продувкой концентраторов и осаждение из отработанного раствора 75-98% ионов жесткости добавлением извести с последующей рекарбонизацией [1].

Недостатком метода является повышенный расход извести на обработку отработанного раствора катионитных фильтров и значительный расход углекислого газа на последующую нейтрализацию извести.

Кроме того, непосредственное использование продувки концентраторов без специальной обработки для регенерации натрий-катионитных фильтров невозможно из-за интенсивного образования осадка в слое катионита.

Известен способ термического обессоливания пресных вод, включающий умягчение их натрий-катионированием, выпаривание умягченной воды в испарителях и регенерацию натрий-катионитных фильтров подкисленной продувочной водой испарителей, содержащей 20-50% отработанного регенерационного раствора, из которого предварительно удалены ионы жесткости, а остальной объем отработанного регенерационного раствора после удаления из него ионов жесткости смешивают с исходной водой перед стадией ее умягчения натрий-катионированием, причем ионы жесткости удаляются из отработанного регенерационного раствора путем пропускания последнего через кристаллизатор сульфата кальция [2] .

Описанный способ имеет следующие недостатки.

Из-за низкой температуры отработанного регенерационного раствора и повышенного содержания в нем органики остаточное содержание сульфата кальция после кристаллизатора оказывается значительным, а содержание магния при этом вообще не изменяется. В результате в исходную воду вместе с отработанным регенерационным раствором поступает значительное количество кальция и магния, что увеличивает нагрузку на натрий-катионитные фильтры с соответствующим увеличением объема сточных вод, затрат на их обработку и реализацию технологии в целом.

При этом магний, поступающий с исходной водой, выводится только за счет его осаждения при смешении отработанного регенерационного раствора и продувочной воды испарителей. При недостатке в последнем анионов, образующих с магнием малорастворимые соединения, способ невозможно реализовать без ввода едкого натра или извести. При избытке таких анионов потребуется повышенный расход кислоты для нейтрализации регенерационного раствора и необходимость его декарбонизации для удаления образующегося углекислого газа.

При смешении продувочной воды испарителей с 20-50% отработанного регенерационного раствора содержание иона кальция в смеси оказывается значительно выше концентрации карбонат-иона. В результате происходит кристаллизация карбоната и сульфата кальция. Так как растворимость сульфата кальция в этих условиях повышенная, остаточное содержание кальция в нем будет большим. Использование такого раствора с повышенной жесткостью для регенерации натрий-катионитных фильтров ухудшит показатели их работы.

Кроме того, повышенное содержание сульфат-ионов в регенерационном растворе, приготовленном по описанному способу, приведет к кристаллизации сульфата кальция в процессе регенерации натрий-катионитных фильтров.

При отделении шлама, образовавшегося при смешении продувочной воды испарителей и части отработанного регенерационного раствора, выводится большое количество концентрированного раствора, содержащегося в этом шламе. В результате происходит загрязнение окружающей среды этим раствором с одновременной потерей значительного количества солей натрия.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ термохимического обессоливания природных и сточных вод, включающий смешение исходной воды со сточными, известкование, коагуляцию и осветление смеси, натрий-катионирование и упаривание в испарителях, рекарбонизацию концентрата сдувочной парогазовой смесью испарителей, его смешение с частью концентрированных регенерационных сточных вод, кислотой или щелочью, отделение образовавшегося осадка, разбавление осветленного раствора и его использование для регенерации натрий-катионитных фильтров, выделение концентрированной части сточных вод, осаждение в них сульфата кальция и обработку части этих вод известью [3].

Недостатком способа является смешение рекарбонизированного концентрата испарителей с частью концентрированных регенерационных сточных вод в пропорции, обеспечивающей максимальное снижение одновременно жесткости и щелочности. При этом абсолютное значение остаточной щелочности оказывается повышенным, что обуславливает необходимость ее нейтрализации кислотой.

Осадок, образующийся в процессе такого смешения, вместе с содержащимся в нем раствором, отводится в шламонакопитель, что приводит к значительной (до 20%) потере регенерационного раствора и содержащихся в нем солей натрия, увеличивает затраты на содержание шламонакопителя, увеличивает вредное воздействие электростанции на окружающую среду.

Обработка части концентрированных сточных вод осуществляется известью, приготовленной на воде с низкой минерализацией. Это приводит к разбавлению концентрированных регенерационных сточных вод и снижению эффективности их термохимического умягчения. Кроме того, подача в осветлитель извести в виде двух самостоятельных потоков усложняет регулирование ее дозы.

Использование части регенерационного раствора для регенерации натрий-катионитных фильтров подпитки теплосети приведет к образованию сточных вод, загрязняющих окружающую среду, либо потребует дополнительных затрат их очистки и утилизацию.

Все это усложняет процесс обессоливания воды, увеличивает затраты на ее обработку и не предотвращает загрязнения окружающей среды.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в уменьшении затрат на обработку воды с одновременным снижением расхода реагентов и утилизацией минерализованных сточных вод.

Поставленная техническая задача решается тем, что в известном способе термического обессоливания природных и сточных вод, включающем смешение исходной воды со сточными, известкование, коагуляцию и осветление смеси, ее натрий-катионирование и упаривание в испарителях, рекарбонизацию концентрата сдувочной парогазовой смесью испарителей, его смешение с частью концентрированных сточных вод, кислотой или щелочью, отделение образовавшегося осадка, разбавление осветленного раствора и его использование для регенерации натрий-катионитных фильтров, выделение концентрированной части регенерационных сточных вод, осаждение в них сульфата кальция и обработку части этих вод известью, согласно изобретению рекарбонизированный концентрат испарителей смешивают с частью концентрированных сточных вод, кислотой или щелочью в пропорции, при которой содержание кальция и магния в смеси на 2-8 мг-экв/л превышает содержание карбонат- и гидрат-ионов соответственно.

При этом в качестве щелочи используют часть концентрированных сточных вод после обработки их известью и отделения образовавшегося осадка.

Осадок, образовавшийся при смешении рекарбонизированного концентрата испарителей, концентрированных сточных вод, кислоты или щелочи, отделяют вместе с содержащимся в нем раствором и смешивают с концентрированной частью регенерационных сточных вод.

Кроме того, в процессе регенерации в качестве концентрированных собирают сточные воды с жесткостью более 20-30 мг-экв/л и часть их после обработки известью и отделения осадка используется для приготовления известкового молока.

При этом часть натрий-катионированной воды, суммарное содержание хлоридов в которой на 2-8% ниже их количества, поступающего с исходной водой, подают в закрытую теплосеть,

В результате, при смешении рекарбонизированного концентрата испарителей с частью концентрированных регенерационных сточных вод, кислотой или щелочью в пропорции, при которой содержание кальция и магния в смеси на 2-8 мг-экв/л превышает содержание карбонат- и гидрат-ионов соответственно, обеспечивается более глубокое снижение щелочности смеси. При этом расход кислоты на ее нейтрализацию уменьшается или вообще исключается.

Использование в качестве щелочи части концентрированных сточных вод после обработки их известью и отделения образовавшегося осадка позволяет использовать дополнительное количество минерализованных сточных вод для регенерации натрий-катионитных фильтров.

Смешивание осадка, образовавшегося при смешении рекарбонизированного концентрата испарителей, концентрированных сточных вод, кислоты или щелочи, вместе с содержащимся в нем раствором с концентрированной частью регенерационных сточных вод позволяет исключить загрязнение окружающей среды, утилизировать соли натрия, содержащемся в этом растворе, увеличить содержание сульфата натрия в концентрированных регенерационных сточных водах и обеспечить за счет этого более глубокое осаждение сульфата кальция.

Сбор в процессе регенерации концентрированных сточных вод с жесткостью более 20-30 мг-экв/л обусловлен тем, что при меньшей жесткости не происходит осаждение сульфата кальция. При большей жесткости возрастает жесткость отмывочных вод, смешиваемых с исходной водой, с соответствующим увеличением жесткости осветленной воды и нагрузки на натрий-катионитные фильтры.

Использование концентрированных сточных вод после обработки известью и отделения осадка для приготовления известкового молока исключает разбавление концентрированных сточных вод в процессе известкования и упрощает регулирование подачи извести в осветлитель (один поток вместо двух).

Подача части натрий-катионированной воды в закрытую теплосеть позволяет вывести из цикла соли натрия, поступившие с исходной водой без сооружения дорогостоящих выпарных установок или подачи части регенерационного раствора на регенерацию натрий-катионитных фильтров теплосети. В последнем случае появится дополнительный поток регенерационных сточных вод что приведет к загрязнению окружающей среды, либо потребует дополнительных затрат на их обработку и утилизацию.

Суммарное содержание хлоридов в натрий-катионированной воде, подаваемой в закрытую теплосеть, должно быть на 2-8% ниже их количества, поступающего с исходной водой, т.к. 2-8% от этого количества теряется со шламом.

На чертеже представлена схема термохимического обессоливания природных и сточных вод, поясняющая предлагаемый способ.

Способ осуществляется следующим образом.

Исходная вода по трубопроводу 1 подается в узел предочистки 2, где смешивается со сточными водами, известью, коагулянтом и флокулянтом, подаваемыми по трубопроводам 3-6. Известкованную, коагулированную и осветленную смесь по трубопроводу 7 подают в натрий-катионитную установку 8. Часть умягченной воды по трубопроводу 9 направляют в теплосеть, а часть по трубопроводу 10 - на деаэрацию и термическое обессоливание в испарительную установку 11. Сюда же по трубопроводу 12 подают продувочную воду котлов и другие мягкие сточные воды. Полученный дистиллят по трубопроводу 13 направляют потребителю обессоленной воды.

Продувочную воду испарительной установки по трубопроводу 14 подают в рекарбонизатор 15. Сюда же по трубопроводу 16 направляют углекислый газ, образовавшийся при упаривании умягченной воды в испарительной установке 11. Рекарбонизированную продувочную воду испарителей по трубопроводу 17 подают в узел приготовления регенерационного раствора 18. Отработанный раствор регенерации натрий-катионитных фильтров 8 с жесткостью выше 20-30 мг-экв/л отделяется и по трубопроводу 19 подается в узел сбора концентрированных сточных вод 20. Сюда же по трубопроводу 21 подается осадок из узла 18. После перемешивания и отделения осадка гипса часть сточных вод из узла 20 по трубопроводу 22 подается в узел 18. Часть раствора вместе с образовавшимся гипсом по трубопроводу 23 подают в узел термохимического умягчения 24, где смешивается с паром и известью, подаваемым соответственно по трубопроводам 25 и 26. Полученный в узле 24 щелочной фильтрат отделяют от осадка и часть его по трубопроводу 27 подают в узел 18. Остальное количество по трубопроводу 28 направляют в узел приготовления известкового молока 29.

В узле 18 сточные воды перемешивают, отделяют от осадка, при необходимости подкисляют кислотой, подаваемой по трубопроводу 30, и по трубопроводу 31 подают в бак 32. Здесь раствор разбавляют натрий-катионированной водой, подаваемой по трубопроводу 33, и по трубопроводу 34 направляют на регенерацию натрий-катионитных фильтров 8.

Отработанный раствор процесса регенерации натрий-катионитных фильтров с жесткостью менее 20-30 мг-экв/л (конечная часть отмывочных вод) направляют в узел 2 по трубопроводу 3 без обработки.

Осадок из узла предочистки 2, основными компонентами которого являются карбонат кальция и гидроокись магния, по трубопроводу 35 подается в шламоуплотнительную станцию 36. Фильтрат по трубопроводу 37 возвращается в узел предочистки 2, а обезвоженный осадок 38 используется при производстве строительных материалов, в т. ч. извести, в сельском хозяйстве и других. Осадок из узла 24, основным компонентом которого является гипс, по трубопроводу 39 подается на переработку в гипсовое вяжущее вещество либо используется для других целей.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Авторское свидетельство СССР N 948892, М.Кл3 с 02 F 1/42, 1982.

2. Авторское свидетельство СССР N 939397, М.Кл3 с 02 F 1/42, 1982.

3. Малоотходная технология переработки сточных вод на базе термохимического обессоливания. Энергетик.- 1996. -N 11.-с. 17-20 (прототип). 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ термохимического обессоливания природных и сточных вод, включающий смешение исходной воды со сточными, известкование, коагуляцию и осветление смеси, ее натрий-катионирование и упаривание в испарителях, рекарбонизацию концентрата сдувочной парогазовой смесью испарителей, его смешение с частью концентрированных сточных вод, кислотой или щелочью, отделение образовавшегося осадка, разбавление осветленного раствора и его использование для регенерации натрий-катионитных фильтров, выделение концентрированной части регенерационных сточных вод, осаждение в них сульфата кальция и обработку части этих вод известью, отличающийся тем, что рекарбонизированный концентрат испарителей смешивают с частью концентрированных сточных вод, кислотой или щелочью в пропорции, при которой содержание кальция и магния в смеси на 2 - 8 мг-экв/л превышает содержание карбонат - и гидрат-ионов соответственно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве щелочи используют часть концентрированных сточных вод после обработки их известью и отделения образовавшегося осадка.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что осадок, образовавшийся при смешении рекарбонизированного концентрата испарителей, концентрированных сточных вод, кислоты или щелочи, вместе с содержащимся в нем раствором смешивают с концентрированной частью регенерационных сточных вод.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в процессе регенерации в качестве концентрированных собирают сточные воды с жесткостью более 20 - 30 мг-экв/л.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрированные сточные воды после обработки известью и отделения осадка используют для приготовления известкового молока.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть натрий-катионированной воды подают в закрытую теплосеть.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в теплосеть подают натрий-катионированную воду, суммарное содержание хлоридов в которой выбрано на 2 - 8% ниже их количества, поступающего с исходной водой.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru