Способ термического умягчения вод с повышенным содержанием сульфата кальция

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 22. 06. 81 (21) 3306142/23-26 (51 М. КП. с присоединением заявки Мо С 02 Г 5/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий"( щ /г, Г;р(.Ъ . ЦСтавропольский политехнический институт -" .7 М(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УМЯГЧЕНИЯ ВОД С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ СУЛЬФАТА КАЛЬЦИЯИзобретение относится к способам термиче ского умя гчени я природных и сточных вод, содержание сульфата кальция в которых близко к насыщению, и может .быть использовано для .Умягчения обработанных известью морских и сернокислых сточных вод промышленных предприятий.Известен способ термического умяг чения вод, содержащих сульфат кальция, включающий обработку воды известью, нагревание до 130-170 оС, осаждение сульфата кальция и удаление его из воды 11.Основным недостатком этого способа в рассматриваемых условиях является значительный расход тепла, так как для предотвращения образования отложений сульфата кальция на теплопере" дающих поверхностях исходную воду нагревают до температуры не выше 40-7(Й:, а последующий нагрев до 130-170 оС осуществляется смешением с паром, расход которого оказывается значительным. При этом конденсат пара смеши-. вается с умягченной водой и теряется. Соответственно увеличивается количест во умягченной воды и общее количество содержащегося.в ней сульфата кальция. При упаривании термоумягченной З 0 воды в процессе снижения ее давления и температуры концентрация сульфата кальция возрастает, что снижает эфФект умягчения.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ тер-. мического умягчения вод с повышенным содержанием сульфата кальция, включающий ступенчатое смешивание охлажденной термэумягченной воды с.исходной, нагревание смеси вначапе за счет тепла умягченной воды, а затем пара, Фильтрацию нагретой смеси через слой ангидрита сульфата кальция и ее осветление (2)Недостаток способа состоит в относительно высоком расходе тепла на смешиваюший нагрев воды перед термическим умягчением и потерг конденсата греющего пара. Последнее приводит к увеличению общего количества сульФата кальция, уносимого с умягченной водой.Цель изобретения - повышение степени удаления сульфата кальция, снижение расхода тепла на умягчение и потерь конденсата .греющего пара.Поставленная цель достигается тем, что при ступенчатом смешивании ох 977407лажденной воды с исходной и нагревании смеси теплом умягченной вод а последующей фильтрацией нагретой смеси через слой айгидрида сульфата кальция фильтрацию нагретой смеси ведут ступенчато при температуре на 5 лервой ступени 110, на второй 130 и на третьей 150 ОС, а пар подают в пос" ледний по ходу умягчаемой воды теплообменник.Осажденный сульфат кальция отделяют от воды в последней ступени умягчения и подают в первую ступень.На фиг. 1 приведена схема установки для умягчения вод с повышенным содержанием сульфата кальция.15Исходную воду, подаваемую по трубопроводу 1, смешивают с умягченной водой, подаваемой по трубопроводу 2смесь подогревают в теплообменнике 3, смешивают с умягченной водойподаваемой по трубопроводу 4, подогревают в теплообменнике 5. Затем смесь подают в деаэратор б, где деаэрируют за счет тепла умягченной воды, подаваемой по трубопроводу 7. Деазрированную воду насосом 8 подают в термоумягчитель 9 и пропускают через слой ангидрита сульфата кальция. При этом часть сульфата кальция выпадает на присадке и вго содержание в воде становится ниже растворимости полугидра .та.Частично умягченную воду и избыточное количество кристаллов ангидрита выводят иэ термоумягчителя и нагревают в теплообменнике 10 до насыщения 35 по полугидрату. Насыщенную воду вновь пропускают через слой ангидрита.После термоумягчителя 11 вода нагревается сначала в теплообменнике 12, а затем в теплообменнике 13 за счет 4 О тепла пара или горячей воды, подавае" мым по трубопроводу 14. Нагретую до насыщения по полугидрату воду подают в термоумягчитвль 15, где пропускают через слой ангидрита, отделяют от осадка и по трубопроводу 16 последовательно пропускают через все теплообменники. Часть этой воды смешивают с исходной водой для ее разбавления.Охлажденную термоумягченную воду по трубопроводу 17 возврашают в технологический цикл. Наиболее мелкие частички ангидрита иэ термоумягчителя 15 по трубопроводу 18 подают в деаэратор б, откуда они вместе с во 4 вй поступают в термоумягчитель 9, увеличивая эффект термического умягчения. Постепенно эти частички обрастают и укрупняются. Наиболее крупные кристаллы ангидрита выводят из 60 нижней части тврмоумягчитвлей и по дают на переработку или захоронение.Температура предварительного нагрева 110 ОС выбрана в связи с тем, что при более низкой температуре кристал лизация ангидрита сульфата кальция протекает очень медленно, а при более высокой температуре сильно возрастает расход термоумягченной воды на разбавление исходной. Так, по прототипу для обеспечения безнакипного нагрева 1 м исходной воды до 11 С необходи"Э-омэ добавить около 0,6 м термоумягченной воды, а для дальнейшего нагрева 130 С необходимо еше 1, 32 мЗоумягченной воды. Увеличение количества термоумягченной воды приводит к увеличеиию количества умягчаемой воды и расходу пара.При пропускании воды, насыщенной по полугидрату, через слой ангидрита, имеюшего наинизшую растворимость, начинается кристаллизация последнего и содержание сульфата кальция в воде уменьшается, что позволяет снова нагревать ее косвенным путем беэ образования отложений сульфата кальция.Постепенное подмешивание умягченной воды к исходной по мере ее охлаждения позволяет уменьшить количество тепла, передаваемого в теплообменниках, так как в этом случае только в последнем из них протекает вся вода, поступающая на термическое умягчение. В результате общая поверхность теплообмена уменьшается.П р и м е р. Сточные воды серно- кислотного травильного отделения завода по обработке цветных металлов в количестве 100 муч нейтрализуют изве" стью при 10 С. После удаления осадка концентрация сульфата кальция в воде находится на уровне растворимости дигидрата и составляет 1,92 г/кг,Для повторного использования этой воды для отмывки изделий содержание сульфата кальция не должно превышать О,5 г/кг. Температура термического умягчения выбрана равной 150 С.Исходную воду нагревают до 70 С и смешивают с 22,2 матч умягченной воды. В результате получают 122,2 м 7 ч смеси с температурой 71,1 С й содержанием сульфата кальция 1,62 г/кг.Эту воду нагревают до 99 ОС, смешивают с 37 мч умягченной воды и по" лучают 159,2 м з/ч воды с концентрацией сульфата кальция 1,3 г/кг и температурой 100,5 С. Эту смесь нагревают до 110 С и пропускают через слой ангидрита. При этом концентрация сульфата кальция снижается за счет кристаллизации до 0,85 г/кг.Полученную воду нагревают до 130 ОС,пропускают через слой ангидрита, доводят концентрацию сульфата кальция до 0,5 г/кг,нагревают до 130 ОС, пропускают через слой ангидрита, доводят концентрацию сульфата кальция до 0,5 г/кг, нагревают до 150 ОС, снова пропускают через слойангидрита и доводят концентрацию сульфата кальция до 0,25 г/кг. Умягченная вода охлаждается в теплообмен10 никах, отдавая тепло умягчаемой воде,59,2 м/ч ее смешивается с исходнойводой, а 100 мч после охлаждения до16 С с содержанием сульфата кальция0,25 г/кг возвращается в травильноеотделение.5Режим работы установки приведен на, фиг.2,где кривая а - растворимость ди"гидрата 16 - полугидрата 1 в " ангидритасульфата кальция, а,ломаная криваяГ характеризует изменение состава,обрабатываемой воды в процессе евнагрева и разбавления. Точка А соответствует состоянию исходной водыпосле известкования и отделения осадка; В - после нагрева до 70 С С - 15после смешения с 22,2 мч умягченнойводы; Р - после нагрева до 99 С Епосле смешивания с 37 м 7 ч умягченнойводы; К - после нагревания до 110 сСЬ - после умягчения при 110 С М - 20после нагревания до 130 С Н. - послеумягчения при этой температуре, Точка О соответствует состоянию смесина выходе из последнего теплообменника; Р - после прохождения через 25слои ангидрита и отделение осадка.Сравнение полученных результатовс результатами очистки такой же водыпо способу-прототипу показывает, чторасход тепла для нагрева воды от 30145 ОС до 150 ОС снижается с 2,5 гкал/чдо 0,82 гкал/ч, а расход насыщенногопара давлением 14 бар с 4,95 т/ч до1,64 т/ч. При этом в прототипе веськонденсат греющего пара теряется, ав предлагаемом способе возвращается.С этим конденсатом при работе попротдтипу ежегодно выносится с установки дополнительно сульфат кальцияв количестве 10840 кг/год,Таким образом, технико-экономическая эффективность способа достигается за счет увеличения количества сульфата кальция, осаждаемого в процессе очистки воды, сокращения в три раза расхода тепла на умягчение и ликвидирования потери конденсата пара. уменьшена капитальная стоимость установки и себестоимость очищенной воды снижена в среднем на 6,2 коп/м3формула изобретения1. Способ термического умягчениявод с повышенным содержанием сульфата кальция, включающий ступеньчатоесмешивание охлажденной термоумягченной воды с исходной, нагревание смеси теплом умягченной воды, фильтрациюнагретой смеси через слой ангидритасульфата кальция,о т л и ч а ю щ и йс я тем,что,с целью повышания степениудаления сульфата кальция, снижениярасхода тепла на умягчение и потерьконденсата греющего пара, фильтрациюнагретой смеси ведут ступенчато притемпературе на первой ступени 110,втотой 130 и третьей 150 С,а пар подаютв последний по ходу умягчаемой водытеплообменник.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что осажденный суль-фат кальция отделяют от воды в последней ступени умягчения и подают впервую ступень.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 685629, кл. С 02 В 1/22,1978.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2925086, кл. С 02 Г 5/00,16.05.80.