Способ умягчения воды

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВ ЕТИЛЬСТВУ Фф(51)М. Кл.з С 02 Г 1/42 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторь 1изобретения А.В.Смородинов, В. Н.Семенов, Л.С. Балюра и Я.К.Балабанович Государственный всесоюзный проектный и научноисследовательский институт Гипронинеметаллоруди Северо-Западный заочный политехнический институт(54) СПОСОБ УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ Изобретение относится к способамобработки умягчаемой воды и можетбыть использовано на предприятияхвыпускающих слюдопластовую бумагу,тепловых электростанциях и другихпроизводствах, потребляющих умягченную воду.Известны способы умягчения, осно.ванные на фильтровании воды черезионообменные материалы в различноготипа аппаратах: колоннах, намывныхФильтрах и др. 1),Однако вода, направляемая наумягчение, должна пройти довольносложную очистку от механических иорганических загрязнений во избежаниебыстрого выхода из строя ионообмен-ного материала.Кроме того, эти способы не предусматривают ни очистки отработанныхрастворов хлористого натрия дляповторного использования, ни утилизации десорбированных солей жесткости.Для умягчения водыиспользуют также способы, заключающиеся в связыва-нии ионов Са и Му различными реаген"тами в практически нерастворимыесоединения, отделяемые при отстаивании РНо аппараты, предназначенные дляосаждения образующейся взвеси нерастворимых соединений, крупногабаритны и материалоемки, а отдельныеузлы их, например узел выведенияосадка сложны в эксплуатации. Крометого, из-за сравнительно высокойостаточной жесткости требуется, какправило, дополнительное умягчениеводЫ на ионообменных фильтрах.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности . и достигаемому результату является способ обработки умягчаемой воды, включающийнесколько последовательных операцийочистку от механических и органических примесей в осветителях совзвешенным слоем гидроокиси алюминияФильтрование воды, содержащей тонко О дисперсную взвесь, на зернистыхФильтрах; На-катионирование регенерацию Юа-катионата 6-8-ным раствором хлористого натрия 3К недостаткам способа относятсясложность аппаратурно-технологической схемы предочисткинеполное использование рабочей сорбционной ем-кости катионита из-за невысоких удельных расходов соли на регенерациюбольшой расход сорбента - гидроокисиалюминия и соли, понижающий техникоэкономические показатели процесса,так как затраты на эти реагентысоставляют значительную часть эксплу"атационных расходов; сброс отработанных сильно минерализованных растворов хлористого натрия в промышленную канализацию без очистки,60 Цель изобретения - упрощение технологии водоподготовки;повышение сорбционной емкости И-катионита и осуществление очистки отработанного регенерационного раствора с его повторнымиспользованием и получением вспомогательного фильтрующего материаласорбента, направляемого на предочист 15ку умягчаемой воды.Поставленная цель достигаетсяпутем введения в отработанный регенерационный раствор содовощелочнойсмеси при рН 9,5-10,5. Полученный20осадок отделяют фильтрованием и используют в качестве фильтрующегоматериала на стадии предварительного фильтрования, а фильтрат используют на стадии регенерации катионита, 25Соду вводят из расчета близкого кстехиометрическому по реакции образования карбонатов Са и Мд, а количество щелочи зависит от требований,предъявляемых к очищенному растворуи должно обеспечить рН в пределах9,5-10,5.В этих условиях соли жесткостиудаляются из раствора в виде кристаллического осадка углекислого кальцияс примесьюосновного углекислого магния, Процесс кристаллизации осуществляют в изотермическом режиме при400 С и перемешивании,Образующиеся кристаллы, имеющиенизкое удельное сопротивление Фильтрации, отделяют от раствора на намывном Фильтре, промывают и используютв качестве вспомогательного фильтрующего материала - сорбента на стадии предварительного фильтрования 45умягчаемой воды, Расход материаласоставляет 400-500 г/м поверхностифильтра,Раствор хлористого натрия послеотделения от осадка СаСО 9 и МуСО 5 с 50остаточной концентрацией солей жесткости в зависимости от активнойреакции среды 8-5 мг-экв/л нейтрализуют до рН 7-7,5 и вновь используют для регенерации. Остаточная жесткостЖ 25 мг-экв/л практически невлияет на процесс регенерации, таккак в регенерационном растворе, приготовленном из технической соли, допускается суммарное содержание кальция и магния до 40 мг-экв/л.Возврат раствора соли в процесспозволяет повысить ев удельный расход на регенерацию с 200-220 до 350400 г на 1 г-экв, сорбированныхкатионов. 65 П р и м е р. Установка для очистки включает намывной патронный фильтр для предочистки воды и катионитовый Фильтр, а также оборудование для приготовления регенерационного раствора хлористого натрия и получения кристаллического осадка.Для умягчения используют предв рительно очищенную от механических и органических загрязнений воду с общей жесткостью 4 мг-экв/л при отно шении Са к Мд 0:1, Умягчение осуществляют по типовой схеме одноступенчатого Иа-катионирования до насыщения катионита. В качестве ионообменного материала применяют сульфоуголь. Регенерацию проводят 6-ным раствором хлористого натрия при удельном расходе 350 г на 1 г/экв поглощенных катионов. При этом получают 8 л отработанного раствора, загрязненного солями Са и Мд с концентрацией соответственно 175 и 24 мг-экв/л. Очистку отработанного раствора осуществляют в реакторе объемом 12 л, снабженном мешалкой. В отработанный раствор при температуре 40 С и перемешивании, добавляют 10-ный раствор соды в количест-. ве, необходимом для выделения солей жесткости в виде нерастворимых соединений. Одновременно в реактор подают 5-ный раствор щелочи до создания рН 9,5.Время перемешивания для образования кристаллического осадка составляет 10 мин.Полученную суспензию Фильтруют со скоростью 4 м/ч на намывном патронном фильтре при циркуляции суспензии по замкнутому контуру до получения прозрачного .Фильтрата - очищенного регенерационного раствора. Время фильтрации - 15 мин.Очищенный раствор хлористого натрия с остаточной концентрацией солей жесткости 20,3 мг-экв/л нейтрализуют до рН 7,5, а осадок солей СаСО и МЯСО промывают водой в течение 5 мин, Полученный осадок намывают на фильтр и используют далее на стадии предварительного фильтрования.При Фильтровании исходной умягчаемой воды, содержащей до 60 мг/л взвешенных веществ, со скоростью 1,5 м/ч в течение 4,5 ч давление на Фильтре поднимается до 0,95 атм, Полученный фильтрат не содержит механических примесей. Концентрация органических загрязнений в очищенной воде уменьшается до 7 мг/л О в начальный момент фильтрования и постепенно поднимается до 10 мг/л О в конце работы. При насыщении катионита регенерацию его осуществляют уже имеющимся очищенным раствором хлористого натрия, В дальнейшем цикл повторяется, При работе в более жестких условиях 1 общее содержание орга842034 формула изобретения 30 Составитель Л.АнаньеваТехред М,Голинка Корректор М.Демчик Редактор Н,Безродная Заказ 4969/21 Тираж 1007 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Подписное Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 нических примесей, состоящее из гуматов натрия - основной составляющейприродных вод с величиной ХПК 100 мгО/л. Фильтрование воды со скоростью1,5 м/ч повышает давление на фильтреэа 5 ч работы до 1,1 атм. Полученныйфильтрат также не содержит взвешенных веществ, а количество органических загрязнений составляет 9 мг О/лв начальный момент фильтрования и12 мг О/л через 5 ч работы.Таким образом предлагаемый способ позволяет умягчать воду и осуществлять одновременно очистку регенерационного раствора хлористого натрия как с целью его повторного исполь 15 эования, так и для получения сорбента органических и механических загрязненийна предварительной стадиифильтрования.Помимо экономии хлористого натрия 20 и прекращения сброса отработанных регенерационных растворов в канализацию беэ очистки, обеспечивается упрощение и удешевление процесса водоподготовки эа счет того, что пред варительная подготовка воды перед непосредственным умягчением проходят в одну стадию с использованием в качестве фильтрующего вещества СаСО, получаемого как отход при ЗО очистке регенерационного раствора МаСЗ.Существенным является такжеповышение емкости поглощения фильт.ров на стадии Ва-катионирования,Способ умягчения воды, включающийпредварительную очистку от механических и органических соединений фильтрованием, Ма-катионирование и регенерацию Иа-катионита раствором хлористого натрия, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью упрощения способа,повышения сорбционной емкости катионита и повторного использованиярегенерационного раствора, последний подвергают обработке содовощелочной смесью при рН 9,5-10,5, отделяют образовавшийся осадок солей Саи Мд и используют его в качествефильтрующего материала на стадиипредварительного фильтрования.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Кастальский А.А Минц Д.М,Подготовка воды для питьевого ипромышленного водоснабжения, МСтройиздат, 1963, с.380,2, Патент ФРГ Р 1218364,кл. 85 в 1/01, опублик. 1963.3, Водоподготовка, Процессы и аппараты. Под ред. О,И,Мартыновой.М.,Атомиздат, 1977, с,38,