Способ умягчения воды

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 91 (11 1 4 М 51) С 1 ,уЗОБРЕТЕНИЯД.:ТЕЛЬСТВ У ОПИСА ТОРСНОМУ СОИ иГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт коллоидной химии ихимии воды им. А,В.Думанского(56) 1. Разработка, исследованиеи внедрение эффективных методови средств очистки и обезвоживаниетехнологических сточных вод угольной промьыленностн, Отчет ДНУГРИ,Донецк, 1975,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2889330/26, 29.02.80,(54)(57) 1. СПОСОБ УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫсвключающий иэвесткование, натрийкатионированне, регенерацию натрийкатионитных Фильтров с получением 99455 А отработанных регенерационных раство. ров, концентрирование жидкой Фазы с раздельным выделением сульфата и хлорида натрия, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьидения степени очистки, известкование ведут прокаленным карбонатом кальция, перед натрий-катионированием воду нейтрализуют соляной кислотой, отработанный регенерационный раствор подщелачивают до полного выделения гидрокснда магния, а раздельное выделение сульфата и хлорида натрия осуществляют кристаллизацией и электродиализом соответственно.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что подщелачиваниеФ регенерационного раствора натрийкатионитных Фильтров ведут едким натром в две стадии: на первой при рН 9,6-9,8 до выделения карбоната кальция, а на второй при рН 11,0- 11,3 до выделения гидроксида магния, Я1Изобретение относится к способу очистки воды и мсжет быть использовано в угольной промышленности при очистке шахтных вод.Известен способ очистки шахтных вод путем коагуляции, натрий-катионирования и опреснения в электродиалиэаторе 1 ).Недостатками способа являются необходимость применения товарного хлористого натрия и сброс его в во доем после регенерации фильтра.Наиболее близким к предложенному способу по технической сущности и достигаемому результату является способ умягчения воды, включающий иэвесткование, натрий-катионирование, регенерацию натрий-катионитных фильтров с получением отработанных регенерационных растворов и концентрированием жидкой фазы с раздельным выделением сульфата и хлорида натрия Г 2 Э.Недостатками способа являются низкаястепень очистки, необходимость применения товарной извести и кислоты, а также загрязнение окружающей срЕды солями магния.Целью изобретения является повышение степени очистки воды.Цель достигается тем, что иэвесткование ведут прокаленным карбонатом кальция, перед натрий-катионированием воду нейтрализуют соляной кислотой, отработанный регенерационный раствор подщелачивают до полного выделения гидроксида магния, а раздель- З 5 ное выделение сульфата и хлорида натрия осуществляют кристаллизацией и злектродиализом соответственно.При этом подщелачивание регенерационного раствора натрий-катионитных 40 фильтров ведут едким натром в две стадии: на первой при рН 9,6-9,8 до выделения карбоната кальция, а на второй при рН 11,0-11,3 до выделения гидроксида магния. 45Отличия предложенного способа заключаются в том, что иэвесткование ведут прокаленным карбонатом кальция, перед натрий-катионированием воду нейтрализуют соляной кислотой, отработанный регенерационный раствор подщелачивают до полного выделения гидроксида магния, а раздельное выделение сульфата и хлорида натрия осуществляют кристаллизацией, и электродиализом соответственно.Отличие заключается также в том, что подщелачивание ведут едким натром в две стадии: на первой при рН 96-9,8 до выделения карбоната кальция, на второй при рН 11,0-11,3 до 6 О выделения гидроксида магния.При осуществлении предложенного способа существенность двухстадийного подщелачивания отработанного регенерационного раствора обу .новпена 65 необходимостью раздельного выделения и полезного использования карбоната кальция и гидроксида магния.,При этом зона выпадения в осадок карбоната кальция находится в интервале рН 96-9,8, а гидроксида магния в интервале рН 11,0-11,3П р и м е р. Очистке подвергают сбросовую воду шахтоуправления "Петровское" и/о "Донецкуголь", имеющую следующий исходный состав доминирующих ионов, мг-экв/л:Кальций 7,1Магний 12,0Натрий и калий 66,3Гидрокарбонаты "20;2Сульфаты 29,1Хлориды 46,1и механические примеси в количестве 0,1-0,2 г/л. Эту воду со скоростью 10+0,2 мм/с пропускают через осветлитель, удаляя механические примеси, шлам которых используют в качестве упрочняющей добавки при затвердении бетонов. Осветленную воду затем вводят со скоростью 0,8+0,01 м/с в вихревой реактор, представляющий собой конусный сосуд высотой 6 м с углом конусности 15 и большим диаметром 0,25 м, заполненный кварцевым песком с размером зерен 0,2 0,3 мм, Одновременно в последний подают иэвествое молоко в количестве 300 г (70 оксида кальция) на 1 м шахтной воды, процесс осуществ-. ляют при рН 9,7. Выделившийся- в виде крупки карбонат кальция в количестве 620 г с 1 м воды отделяют от последней. Полученный продукт содержит до 95 карбоната кальция и соответствует ТУ.Воду с остаточной концентрацией кальция 1-1,5 мг-экв/л доводят соляной кислотой до рН 6 8-7.03 (расход 27,5-ной кислоты 715 г/м воды ) и пропускают со скоростью 13 м/с через натрий-катионитовый фильтр. Последний регенерирует 10-ным раствором хлорида натрия. Полученный отработанный регенерационный раствор обрабатывают содой (840 г/м З) и едким натром (95-ный каустик в количестве 570 г/мЗ)в отстойнике периодического действия, последовательно выделяя содой при рН 9,7 карбонат кальция (1400 г с 1 м 3 отработанной шахтной воды ) и едким натром при рН 11,2 гидроксид магния (400 г с 1 м отработанной шахтной воды ). Последний . после обжига при 500 С соответствует требованиям ГОСТа 844-79 "Магнезия жженая техническая", Карбонат кальция прокаливают йри 900 С и используют в качестве сырья для получения известкового молока на йервой стадии реагентного умягчения. Составитель,О,АкульшинРедактор З.Бородкина Техред С,Мигунова Корректор А.Повх Заказ 8260/7 Трраж 941 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, З, Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП фПатентф, г.ужгород, ул.Проекная, 4 шахтной воды. Оставшийся умягченный регенерационный раствор лоукреп ляют хлоридом натрия (10-ным) и используют повторно в качестве свежего регенерационного раствора для обработки натрий-катионита.Умягченную воду после натрий-катионитового фильтра, содержащую только хлорид и сульфат натрия, подают в электродиализатор, представляющий собой аппарат Фильтр-прессного типа с чередующимися катионитными и анионитными мембранами, и получают 0,93 м 3 пресной воды (минерализация 0,75 г/л ) с 1 м З исходной шахтной воды, которая по своим качествам пригодна для технических целей, и рассол, содержащий 175 г/л сульфатов и хлоридов натрия.Рассол подают в непрерывно действующий противоточный кристаллизатор, где при температуре - 20 С из него выпадает десятнводный сульфат натрия, который при подогреве выделяет кристаллиэационную воду, промывающую извлекаемые из рассола кристаллы сульфата натрия. Последний на выходе из кристаллизатора проходит через сушилку, в которой при 35 С получают безводный сульфат натрия, Выход его составляет 1,5 кг с 1 м з исходной шахтной воды; он соотвествует требованиям ГОСТа 6318-72 фСульфат натрии природный",Маточник (остаточный рассол ), содержащий хлорид натрия, направляют во второй электродиалиэатор, аналогичный описанному ньиве, где при плот ности тока 0,7 А/дцм получают раствор, содержащий 300 г/л,поваренной соли., и раствор с содержанием 50 г/л смешанных солей, Последний направляют повторно на кристаллизатор. Вы.ход хлорида натрия в.виде рассола (СТУ 77-4-107 62 "Рассол очищенныйф) составляет 2,4 кг с 1 м З исходной шахтной воды. Полученный раствор хлорида иатрия частично используют для доукреплеиия регенерационного раствора иатрий-катионита частично 1/3, часть )подают в электролиэер, оборудованный диафрагмой и приплотности тока 780 А/иполучаютраствор едкого натра, хлор и воцород. Часть полученного раствора едкого натра обрабатывают углекислотой,выделившейся ранее при прокаливании карбоната кальция, и получают .раствор соли, который используютдля извлечения кальция при обработке регенерационного раствора на второй стадии умягчения, Оставшуюсячасть раствора едкого натра употребляют для осаждения гидроксида магнияна этой же стадии,Выделившиеся в процессе электроли 15 за хлор и водород сжигают на платиновом катализаторе, а полученныйхлористый водород растворяют в воде, получая соляную. кислоту, которуюиспользуют для корректировки рН шахт 20 ной воды на первой стадии умягчения.Таким образом, при очистке 1 мисходной сбросной шахтной воды получают.0,93 м зчистой воды (минерализация 0,75 г/л ), соответствующей25 требованиям, предъявляемым к водеоткрытых источников водохозяйственного потребления: 0,62 кг крупкикарбоната кальция; соответствующеготребованиям ТУ 1,4 кг карбонатакальция, 0,4. кг гидроксида магния,соответствующего требованиям ГОСТа844-79 "Магнезия жженая техническая" 1,5 кг безводного сульфатанатрия, соответствующего требованиям ГОСТа 6318-72 "Сульфат натрияприродный"; и 1,6 кг рассола хлорида натрия, соответствующего требованиям СТУ 77-4-107-62 "Рассол очищенный". 40 технико-экономический эффектпредложенного способа обусловленвозможностью получения на конечнойстадии очистки воды и ценных минеральных веществ, т.е. процесс полу чения пригодной для использования.воды является одновременно и процессом, позволяющим в замкнутом циклеизвлечь соли, находящиеся в воде ввиде товарного продукта.