Способ умягчения воды

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ ЯОРЕСПУБЛИК 119) 01(51) С 02 Р 1/4 СУД АРСТВЕННЫО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ОМИТЕТ СССРИЙ И ОТКРЫТИЙ ат ТЕНИН ЕЛЬСТВ ПИСАНИЕ ИЗ АВТОРСКОМ,Ф С(71) Киевское отделение Всесоюзного государственного ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции проектного института Теплоэлектропроект(56) 1, Вихрев В;Т., Икраб М,С. Водоподготовка. М., Энергия", 1973, 302-303.2. Констрикин Ю.М. Перспективы создания бессточных схем,-Энергетик , 1977, Р 1, с. 8-10. (54) (57) 1СПОСОБ УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ, включающий пропускание воды через Н-н Ма-катионитные Фильтры и их регенерацию серной кислотой и хлоридом натрия соответственно с получением отработанных растворов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества умягчаемой воды и сокращения стоков, воду сначала пропускают через яакатионитный Фильтр, затем через Н-катионитный, регенерируемый стехиометрическим количеством кислоты, а отработанный раствор Н-катионитн ного фильтра, содержащий сульфат натрия, после концентрирования смешивают с отработанным раствором Иа-катионитного Фильтра, после известкования и концентрирования последнего, и смесь после удаления сульфата кальция и гидроокиси магния направляют на регенерацию яа-катионитного фильтра.2, Способ по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что концентрирование сульфата натрия ведут до 10-19, а отработанного раствора Иа-катионитного фильтра до 10-25.3, Способ по и, 1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что известкование отработанного раствора йакатионитного Фильтра ведут в соотнсхаении Са(дна,1,0-1,1 г эквгэквИзобретение относится к областиводоподготовки ионитами и может бытьиспользовано при создании безотходнотехнологии умягчения воды для подпитки парогенераторов и тепловых сетей.Известен способ умягчения водыпутем пропуска воды через последовательно расположенные Н- и яа-катионитные фильтры 111 .Недостатком способа являетсясброс засоленных сточных вод.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достига"емому результату является способумягчения воды, включающий пропускание воды через Н- и .Ма-катионитные Фильтры, регенерацию их соответственно раствором серной кисло-,ты и хлорида натрия и обработкуотработанных регенерационных растворов известью и содой для осаждения ионов жесткости в виде СаСОЗи МОН) Я.Недостатком известного способаявляется наличие в воде связаннойуглекислоты в виде солей натрия(МаСО или ЯаНСО), которые, разлагаясь при повышенной температуре в парогенераторе или в водогрейном котле системы теплоснабжения,выделяют свободную углекислоту, чтоприводит к коррозии трубопроводови оборудования. Кроме того, применение соды для умягчения отработанныхрастворов приводит к увеличению сто"имости умягченной воды.Целью изобретения является повышение качества умягчаемой воды исокращение стоков.Поставленная цель достигаетсясогласно способу умягчения воды,включакцему пропускание воды сначала через Йа-катионитный Фильтр,регенерируемый хлоридом натрии, затем через Н-катнонитный Фильтр, регенерируеьый стехиометрическим количеством кислоты с получением отработанных растворов, отработанныйраствор Н-катионитного фильтра, содержащий сульфат натрия, после кон-центрирования смешивают с отработаиным раствором ,Ца-катионитного фильтра после иэвесткования и концентрирования последнего, и смесь после удаления сульфата кальция и гидроокиси магния направляют на регенерацию Ма-катионитного Фильтра,При этом концентрирование сульФата натрия ведут до 10-19, а отработанного раствора Иа-катионитного Фильтра до 10-25.Причем иэвесткование отработанного раствора Яа-катионитного Фильтра ведут в соотношении Са ОЩ 1 0 г экв-1,0-1,1 Сущность способа заключается втом, что воду сначала пропускаютчерез На-катионитны 6 фильтр, гдепроисходит обмен ионов Са и К на 5Ма, затем через Н-катионитныйфильтр, работающий в режиме голодной" регенерации, где происходитпоглощение той части ионов натрия,которые находятся в воде в видеуглекислотных солей, а отработанный 0 раствор Н-катионитного Фильтра,содержащий сульфат натрия, послеконцентрирования используют вместосоды для осаждения ионов кальция иэотработанного раствора йа-катио нитного Фильтра. Это позволяет снизить расход соды на обработку отработанного раствора.Поглощение ионов натрия в Н-катионитном фильтре голодной регенерации позволяет снизить щелочностьумягченной воды практически до нулевых величин и, следовательно,превратить связанную углекислотув свободную, легкоудаляемую в де;карбонаторе и термическом деаэрато"ре. Это позволяет исключить углекислотную коррозию в цикле парогенератора, а также в тепловых сетях.Кроме того, поглощение натрия в ЗО Н-катионитном Фильтре позволяетснизить расход хлористого натрияна регенерацию Ма-катионитного фильт.ра до величины, равной некарбонатной жесткости в обрабатываемой воде, 35 В связи с тем, что в предлагаемом способе производится рекуперация соли из отработанных растворовМа-катионитных фильтров, появляетсявозможность увеличить кратность иэ бытка соли при регенерации до 4-8,а это позволяет увеличить емкостьИа-катионитного Фильтра в 1,5-2 раза при одновременном снижении жест"кости Ма-катионированной воды до1-10 мкг экв/л. Дальнейшее умягчение воды практически до нулевой жесткости ( 41 мкг-экв/л) происходитв Н-катионитном Фильтре, которыйсрабатывается только по иону Иа,При срабатывании ,Иа-катионитного Фильтра до больших величин (ЭО 50 мкг экв/л) проскока катионовжесткости остаточная жесткость умяг -ченной воды также не превыаает1 мкгэкв/л, что удовлетворяет тре-бованиям к качеству воды парогенераторов высокого давления.При регенерации Н-катионитногоФильтра кислоту подают в стехиометрическом количестве ( голодная регенерация), что позволяет исклю- чить поступление свободной кислоты и отработанный раствор и отказаться от узла нейтрализации отработанного раствора45 Таким образом, предлагаемый способ умягчения воды позволяет снизитьрасход хлористого натрия и сернойкислоты на регенерацию катионитовдо теоретических величин при одновременном увеличении емкости погло 5щения Ма-катионитного фильтрав 1,5-2 раза и снижения жесткостии щелочности умягченной воды допрактически нулевых величин.Качество умягченной воды по10предлагаемому способу превышаеткачество воды, умягчаемой известными способами, так как она не образует накипи и не приводит к углекислотной коррозии. 15Отработанный раствор Ма-катионитных фильтров содержит хорошорастворимые соли йаС, СаСРМфСВу,Растворимость укаэанных солей притемпературе 20 ОС составляет соответственно 35, 74 и 54.Отработанный раствор Яа-катионит 3ных фильтров содержит 70-150 г экв/мкатионов жесткости и 0,85-1,25 аС,Этот раствор может быть сконцентрирован перед его очисткой. Кратностьконцентрирования раствора ограничивается растворимостью ЙаС 6 и может достигать 30-40.. Обработку раствора производят ЗОвначале известью. При .этом в осадоквыпадает труднорастворимая гидроокись магния. Дозировку извести производят в количестве Са(ОНИМК 351,00-1,1 г экв/г экв, что обеспечивает практически полное удалениеиона магния из отработанного раствора. Снижение количества известименее 1,0 гэкв приводит к увелиг эквчению остаточной концентрации маг,ния. Увеличение расхода известиболее 1,1 " приводит к повышениюГ зквщелочности очищенного раствора,что недопустимо.Гидроокись магния может быть выделена на Фильтр-прессе и исполь-зована в качестве удобрения иликак сырье для производства металлического магния.Дальнейшую очистку раствора производят с помощью отработанногосконцентрированного раствора Н-катионитного фильтра, который содержитсульфат натрия. При этом в осадоквыпадает труднодоступный сульфаткальция. Концентрирование обработанного раствора Н-катионитного фильтра производят для снижения степениразбавления регенерационного раствора и повышения эффекта осаждения.Качество отработанного и очищенного регенерационного раствора Цакатионитного фильтра представленов таблице. 6 Концентрация.аф 04 в проводившихся опытах составляет 150 г/л.При разбавлении очищенного растворадо 6-ной концентрации по ИаС 1 происходит одновременно снижение кон, центрации жесткости до 30-35 мг экв/л,что исключает образование осадкасульфата кальция при регенерацииочищенным раствором яа-катионитного ильтра.ри умягчении вод, в .которых щелочность равна или больше жесткосчги некарбонатной, количество сульфата натрия, образующегося при регенерации Н-катионитного фильтра,достаточно для умягчения отработанного раствора Ма-катионитного Фильтра. Для большинства вод указанноеусловие выдерживается.В отличие от известного в предлагаемом способе концентрирование отработанных растворов ведут до умягчения, так как в растворах не содержатся труднорастворимые соли.Вследствие этого появляется возможность использования для концентрирования электродиализаторов, требующих значительно меньших капитальных затрат, чем многоступенчатыеаппараты мгновенного вскипания.П р и м е р . Водопроводную воду с исходной жесткостью 3,75 мг. экв/лпоследовательно пропускают черездве лабораторные колонки, загруженные сульфоуглем соответственно в яа- .и Н-формах. Остаточная жесткость заН-катионитом в среднем не превышает 1,0 мкгэкв/л. Яа-катионитныйфильтр отключают на регенерациюпосле достижения в фильтрате жесткости, равной 50 мкг экв/л.При этом жесткость за Н-катионитом равна 1,0 мкг экв/л. Отработанный регенерационный раствор яакатионитного фильтра сконцентрирован в электродиализаторе в 30 раз.При этом концентрация хлористогонатрия составляет 24,5 при объемераствора 70 мл. Концентрация ионовкальция и магния соответственносоставляет 1500 и 750 мг экв/л.,В этот раствор при непрерывном перемешивании введена суспензия извести в количестве 53 мг экв. Послеотделения выпавшей гидроокиси магния в раствор введен сконцентрированный в 10 раз отработанный регенерационный раствор Н-катионитного фильтра, содержащий 12 сульфатанатрия. После отстаивания и удаления сульфата кальция жесткость восстановленного раствора при объеме250 мл составляет 61,5 мг экв/л,концентрация хлористого натрия 9,5.Из полученного раствора 130 мл дополнительно умягчено содой и упарено до сухих солей, а оставшиесяОтработанный раствор Ма-.катионитногоФильтра Качество сконцентрированного раствора Кратность концентрированияраствора Качествоочищенногораствора Ж-150 мг экв/л яаСФ 8,5-12,5 г/л Ж-1500 мг экв/л Ж" бОмг экв/лМаС 3 85,0-125,0 г/л ИаС 6=8 б,5-102,0 г/л 10 Ж 1050-22 бО мг. экв/л Ж=бОмг экв/лМаС 127,0-1.80,0 г/л ЯаС:95-1045 г/л Ж-3000 мг экв/л 7(эб 2-73 мг экв/л МаС 170,0"250,0 г 7 л,йаСГ=119-325 г/л 20 Составитель О.ЪкульшинРедактор Ц.Джуган Техред Л.йилипенко Коррек торМ. ахаре:-.1-,Заказ 443/21 Тираж 8 б 7 ВНИИПИ ГосударствеННОГО кОМитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раумская наб., д, 4/5Подписное 6 еФилиал ППППатент , г. Ужгород, ул. Проектная, 4 120 мл после разбавления и доведения концентрации хлористого натрия до 6 использованы для регенерации Яа-катионитного фильтра.В промыаленных условиях осадки, полученные в результате раздельного умягчения и промывки, могут быть использованы в строительстве.Ожидаемый экономический эффект при внедрении предлагаемого способа по сравнению с известным на установке производительностью 100 м/ч при жесткости обрабатыва. емой воды 2-4 мг экв/л составляет бОтыс.руб. капитальных затрати 10-20 тыс.руб./год эксплуатационных расходов.Удельные капитальные затратына 1 т/ч обрабатываемых растворов составляют для известного, 40-50, а для предлагаемого способа 5 тыс, руб, Эксплуатационные расходы на концентрирование и очистку стоков составляют 100-150 для известного и 50-70 коп.,м стоков для предла гаемого способа. Для реализации предлагаемого способа не требуется разработки нового оборудования.