SU939397A1 - Способ термического обессоливани пресных вод - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к очистке воды и может быть использовано в теплоэнергетике, черной металлургии, химической, нефтехимической и других отрасл х промышленности.

Известен способ термической дистилл ции пресных и соленых вод без их предварительной обработки, заключающийс  в выпаривании сырой воды в многоступенчатых испарител х мгновенного .вскипани  и дополнительной выпарной установке l.

Недостатками этого способа  вл ютс  наличие жестких продувочных стоков , загр зн ющих окружающую среду, ,5 а также большие затраты на выпарные аппараты, выполн емые из дорогосто щих и дефицитных сплавов.

Известен способ термического обессоливани  пресных вод,включающий пред- го варительное ум гчение их натрийкатионированием с регенерацией катионитных фильтров привозной поваренной солью и последующее выпаривание ум гченной воды в испарител х, выполн емых из углеродистой стали t2j.

Недостатками известного способа  вл ютс  затраты на привозную поварен ную соль и наличие большого количества жестких сбросных стоков от регенерации натрийкатионитных фильтров. Кроме того, по данному способу в сток сбрасываетс  продувочна  вода испарителей , содержаща  концентрированные соли натри , загр зн ющие окружающую среду. Дл  утилизации этих стоков необходимо использование специальных установок , что в несколько раз удорожает обработку. Ограничение количества поваренной соли, используемой дл  регенерации , приводит к снижению степени использовани  обменной емкости катионита по данному способу.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ термического обессоливани  пресных вод, включающий ум гчение их натрийкатиони рованием, выпаривание ум гченной воды в испарител х и регенерацию натрийкатионитных фильтров подкисленной про дувочной водой испарителей C3J. Недостатками способа  вл ютс  наличие сбросных жестких регенерационных стоков катионитных фильтров, низка  степень использовани  обменной емкости катионита вследствие низкого соотношени  солей натри  и жесткости в пресных водах, а также большие затраты на кислоту дл  подкислени  продувочной воды испарителей, обусловлен ные высокой относительной щелочностью ресных вод. Цель изобретени  - исключение сброса жестких регенерационных стоков катионитных фильтров в окружающую среду и удешевление процесса путем снижени  затрат на утилизацию стоков и расхода кислоты на подкисление продувочной воды. Поставленна  цель достигаетс  тем что в способе термического обессолива ни  пресных вод, включающем ум гчение их натрийкатионированием, выпаривание ум гченной виды в испарител х и регенерацию натрийкатионитных фильтров подкисленной продувочной водой испарителей , регенерацию натрийкатионитных фильтров ведут подкисленной проду вочной водой испарителей, содержащей 20-50 отработанного регенерационного раствора, из которого предварительно удалены ионы жесткости, а остальной объем отработанного регенерационного раствора после удалени  из него ионов жесткости смешивают с исходной водой перед стадией ее ум гчени  натрийкатионированием . Кроме того, ионы жесткости предварительно удал ют из отработанного регенерационного раствора путем пропу кани  последнего через кристаллизатор сульфата кальци . Смешивание малоконцентрированной части отработанного регенерационного раствора после удалени  из него ионов жесткости с исходной водой перед стадией ее ум гчени  натрийкатионировани ем позвол ет исключить сброс стоков и использовать содержащиес  в них сол натри  при незначительном повышении содержани  солей в натрийкатионированной воде. Осуществление регенерации натрийкатионитных фильтров продувочной водой , содержащей 20-50 отработанного регенерационного раствора, из котороГО предварительно удалены ионы жесткости , способствует образованию и выделению малорастворимых соединений и повышению содержани  натриевых солей в регенерационном растворе. Указанное количество отработанного регенерационного раствора обусловлено тем, что последнее содержит основную часть солей жесткости, подлежащих осаждению, и солей натри  отработанного регенерационного раствора, используемых повторно . Нижний предел 20 соответствует случаю использовани  пр моточных фильтров , имеющих более высокий удельный расход воды на отмывку, а также при загрузке противоточных фильтров сульфоуглем . Верхний предел 50iS обусловлен применением противоточных фильтров со сниженным расходом воды нэ отмыв.ку в случае загрузки их высокоемкими катионитами типа КУ-2. Совокупность отличительных признаков предлагаемого способа позвол ет исключить наличие жестких регенерационных стоков за счет осаждени  солей жесткости в виде сульфата кальци  в кристаллизаторе и взаимодействи  карбонатных и гидратных ионов, содержащихс  в продувочной воде, с ионами жесткости отработанного раствора , привод щего к выпадению в твердую фазу и отделению малорастворимых соединений. При этом становитс  возможным использование солей натри , содержащихс  в отработанном растворе, совместно с сол ми натри  в продувочной воде, что повышает эффективность регенерации натрийкатионитных фильтров и позвол ет снизить расход кислоты на подкисление регенерационного раствора более чем в 10 раз. Излишек солей натри , циркулирующих в системе, может дозироватьс  в ум гченную воду, отдаваемую потребителю , при наличии последнего, либо без существенных затрат выпариватьс  до сухих солей в обычных поверхностных испарител х. На чертеже изображена схема, по сн юща  предлагаемый способ. Схема содержит натрийкатйонитный фильтр 1, испаритель 2, бак-реактор 3 дл  смешени  и отстаивани  продувочной воды и отработанного регенерационного раствора, .кристаллизатор Ц сульфата кальци , бак 5 сброса части отработанного раствора с отмывочными водами и бак 6 свежего регенерационного раствора. Исходную пресную воду пропускают через натрийкатионитный фильтр 1, где происходит ее глубокое ум гчение, после чего подают в испаритель 2, где ум гченна  вода подвергаетс  термической дистилл ции. Продувочную воду испарител  2 в стадии обработки собирают в бак-реактор 3, куда в стадии регенерации собирают также 20-50 отработанного регенерационного раствора , пропущенного через кристаллизатор сульфата кальци . В баке 3 происходит выпадение образующихс  в результате смешени  малорастворимых соединений CaCOj, Мд(ОН)(2 и CaS04. Ос тальные 50-80 отработанного раствора собирают в процессе регенерации в бак 5- Причем этого раствора собирают в бак 5, предварительно пропустив через кристаллизатор +, а остальные - непосредственно после фильтра 1. Из бака 5 в процесс ум гчени  часть отработанных стоков, содержащих в основном отмывочную воду смешивают с исходной водой перед стадией ее ум гчени  в фильтре 1. После Ьтстаивани  смеси продувочной воды и 20-50 отработанного регенерационного раствора в баке-реакторе 3 с отделением выпавшего шлама продувочную воду, содержащую отработанный раствор , направл ют из бака 3 в бак 6 свежего регенерационного раствора, от куда в стадии регенерации раствор пропускают через натрийкатионитный фильтр 1. Излишек солей натри  в зави симости от конкретных условий отводит с  либо с продувочной водой, либо со смесью из бака 3Способ осуществл етс  следующим об разом. В исходную воду дозируют отмывочные воды, собранные в стадии регенера ции, и пропускают ее через натрийкатионитный фильтр. Затем глубокоум гченную воду подают в испаритель, где ее выпаривают, а продувку испарителей смешивают с 20-50 отработанного регенерационного раствора, из которого предварительно удалены ионы жесткости путем пропускани  последнего через кристаллизатор сульфата кальци .. Дл  регенерации продувочную воду из бака-реактора 3, содержащую отработанный раствор в количестве 2050 об., собирают в бак 6 и пропускают через натрийкатионитный фильтр 1 После подачи регенерационного раствора через фильтр пропускают отмывочную ум гченную воду. Выход щий из фильтра отработанный раствор в количестве 20-50 пропускают через кристаллизатор k сульфата кальци , где содержание СаЗОл снижаетс  до величины 35-50 мг-экв/л, после чего собирают в баке-реакторе 3. Остальные 55-80 отработанного раствора, содержащие в основном отмывочную воду, собирают в бак 5. Причем этого количества , в которых концентраци  CaSO превышает 35-50 мг-экв/л, также пропускают через кристаллизатор Ц, а остальные 55-85 собирают в бак S, мину  кристаллизатор. Избыток смеси продувочной воды с отработанным раствором , образующийс  в результате накоплени  солей натри , поступающих с исходной водой, отвод т с продувочной водой либо из бака 3 и дозируют в ум гченную воду при наличии потребител , либо выпаривают до сухих солей обычных поверхностных испарител х. Пример 1. Термическому обессоливанию подвергают пресную воду, имеющую следующий ионный состав, мг-экв/л; Са 1,2; Мд 0,5; о5Ь7; Na 1,3; НСО 1,5; S04 1,2; С 0,3. Исходную воду равномерно смешивают с 55 отработанного раствора стадии регенерации в количестве 6 м , имеющего катионный состав, мг-экв/л: Са k3; Mof 30; Na 200, и пропускают через пр моточный натрийкатионитный фильтр, загруженный катионитом КУ-2. При этом содержание катионов жесткости в обрабатываемой воде повышаетс  на величины, мг-экв/л: дСа О,Ц; ДМд 0,2. Обменна  емкость катионита КУ-2 при кратности расхода регенерационного раствора солей натри  m 2,5 составл ет 1200 г-экв/м . Глубокоум гченную воду после натрийкатионировани  подают в поверхностный испаритель, где происходит ее термическа  дистилл ци . Содержание солей в продувочной воде составл ет, г-экв: С ДЛЙОА 60; GNOM IS; ,, СмаонЗь5. Продувочную воду в количестве 1.1м собирают в бак-реактор, где содержитс  20 отработанного раствора предыдущей регенерации в количестве 2.2м, пропущенного через кристаллизатор сульфата кальци , в который выход т, г-зкв Gcaeo4 °i МссзОдЗб ; ЬНй 04950; 795.

В результате смешени  продувочной воды с 20 отработанного регенерациониого раствора, пропущенного через кристаллизатор сульфата , в реакторе выпадают в осадок практически все соли жесткости в виде карбоната кальци , гидроокиси магни  и сульфата кальци . Концентраци  солей натри  в полученном растворе равна концентрации их в исходном регенерационном растворе и составл ет 1400 г-экв/м. Количество полученного раствора составл ет 2,2+1,,3 м. После отделени  осадка полученна  смесь направл етс  в бак регенерационного раствора в количестве 2,1 м, равном исходному. Избыток солей натри  выпариваетс  досуха в поверхностном испарителе. После истощени  катионита до проскока жесткости производ т его регенерацию путем пропускани  по пр мотоку регенерационного раствора из бака содержащего продувочную воду и 20 отработанного раствора предыдущей стадии регенерации. Перед подачей регенерационного раствора его подкисл ют в количестве 0,8 г-экв/м дл  устранени  карбонатной и гидратной щелочности . После регенерационного раст вора через фильтр пропускают отмывочную воду с удельным расходом 6 При этом 20 вновь полученного отработанного раствора, содержащего мак симальное количество солей жесткости и натри , пропускают через кристаллизатор сульфата кальци  и собирают в бак-реактор. Остальные 80 отработанного раствора собирают в отдельный бак дл  последующего смешени  с исходной водой перед стадией ее ум гчени . Причем 15 данного количества Ьтработанного раствора, концентраци  ионов кальци  в котором превышает 50 мг-экв/л также пропускают через кристаллизатор и собирают с остальным 85 непосредственно после фильтра. Указанную часть отработанного раствора смешивают в процессе обработки с исходной водой перед стадией ее ум гчени  натрийкатионированием. Состав и содержание регенерационного раствора по предлагаемому способу остаютс  посто нными из цикла в цикл, что достигаетс  соответствующим подбором кратности упаривани  воды в испарителе. В результате обработки по предлагаемому способу отсутствуют сточные

воды и затраты на оборудование дл  их утилизации .

Дл  сравнени  исходную воду обрабатывают известным способом. При этом

расход кислоты на подкисление продувочной воды составл ет около 180 г-экв/и, а удельный расход сбросных жестких регенерационных стоков 7-8 мЗ/мЗ.

Пример 2. Исходную воду по составу аналогичную примеру 1 обрабатывают с использованием дл  ум гчени  противоточного натрийкатионитного фильтра, загруженного катионитом КУ-2.

Claims (3)

1. При этом удельный расход отмывочной воды составл ет 2,5 . Дл  регенерации катионитных фильтров используют продувочную воду испарител , содержащую 50 отработанного раствора стадии регенерации. Этим достигаетс  устранение жесткости отработанного раствора и щелочности продувочной воды , позвол ющее использовать соли натри  обоих этих растворов дл  регенерации фильтров. Полученный в процессе регенерации фильтра отработанный раствор в количестве 50% пропускают через кристаллизатор сульфата кальци  и смешивают с продувочной водой в бакереакторе . Остальные 50 отработанноГО раствора, содержащие в основном отмывочную воду, собирают в бак, причем 5 этого количества также пропускают через кристаллизатор, а 55 собирают, мину  кристаллизатор. Все соли жесткости отвод т из системы в виде твердого шлама. В результате обработки по предлагаемому способу сброс жестких регенерационных стоков натрийкатионитных фильтров отсутствует, в то врем  как по известному способу он составл ет м на 1 м катионита, а расход кислоты на подкисление продувочной воды снижаетс  с 180 до 0,8 г-экв/м. Таким образом, предлагаемый способ позвол ет предотвратить загр знение окружающей среды путем исключени  сброса жестких регенерационных стоков катионитных фильтров. Экономическа  эффективность предлагаемого способа оценивалась на примере установки термического обессоливани  пресных вод производительностью 1000 . Годовой объем сточных вод дл  такой установки составл ет при числе часов работы 7000 ч и расходе воды йа собственные нужды 5. 1000x0,05x7000 350000 (MVr) Удельные приведенные затраты на утилизацию этих стоков с применением наиболее современных методов составл ют 2,5б руб/м. Годова  экономи  от реализации предлагаемого способа дл  этой установки за счет исключени  дополнитель ных затрат на утилизацию стоков и бе учета экономии от снижени  расхода кислоты на подкисление продувочных вод испарителей составит ориентирово но 350000x2, (тыс.руб/г), а экономический эффект в масштабах страны 10 млн.рублей в год. Формула изобретени  1. Способ термического обессолива ни  пресных вод,включающий ум гчение их натрийкатионированием, выпари вание ум гченной воды в испарител х и регенерацию натрийкатионитных филь ров подкисленной продувочной водой испарителей, отличающийс  тем, что, с целью исключени  сброса жестких регенерационных стоков катионитных фильтров в окружающую среду и удешевлени  процесса путем снижени затрат на утилизацию стоков и расхода кислоты на подкисление продувочной воды, регенерацию натрийкатионитных фильтров ведут подкисленной продувочной водой испарителей, содержащей 20-50 отработанного регенерационного раствора, из которого предварительно удалены ионы жесткости, а остальной объем отработанного регенерационного раствора после удалени  из него ионов жесткости смешивают с исходной водой перед стадией ее ум гчени  натрийкатионированием . 2. Способ по п. 1,отличающ и и с   тем, что ионы жесткости предварительно удал ют из отработанного регенерационного раствора .путем пропускани  последнего через кристаллизатор сульфата кальци . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент ФРГ № 2236519, кл. С 02 В 1/04, 1977.
2. 2.Вихрев В.Ф. и др. Водоподготовка . М., 1973, с, 335.
3. 3.Авторское свидетельство СССР № 64tt6, кл. С 02 F 1А2, (прототип).