Способ обработки воды

СООЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН П С 02 Г 9 00 ОПИСАНИ БРЕТЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ личаюлит воэвраентриро 3 т л итретье ь суэпе ступеничто н ия час второй уют. 3. Авторскоео заявке 9 2690л, С 02 Г 9/00,видетельство СССР44/23-26,12.1079.(ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) Ь.Н. Резников, И.Г. Рогуленко, Д.Д. Мягкий, В.В. Шищенко, Б.М. Граховский, Л,П. Проценко и А.Н. Шумило (71) Донецкий Филиал. Всесоюзного .научно-исследовательского и проектного института по очистке технологических газов, сточных вод и использованию вторичных энергоресурсов пред" . приятий черной металлургии (53) 663.6304.(0888)(56) 1. Евстатов В.Н. Предприятие хи. мической промышленности без сброса сточных вод в открытые водоемы, М фЗнаниеф, 1975, сер. фХимияфф, 9, с33-352, Новиков Е.П., Ковалев Е.М., Жукова З.А Использование морских и солоноватых вод на ТЭС и вадачи научных исследования. Труды второго Всесоюзного научно-технического со.- вещания. Баку, 5-9 октября 1976, с. 178-181ии аи 9(54) (57) 1СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВОДЫ, включающий обработку трехстадийным .концентрированием, причем на первой атадми проводят упаривание беэ кристаллизации солей, на второй в , с выделением кристаллов соли (4 а 204, ,о т л и ч а ювщ и й с я. тем, что, с целью упрощения технологии и повышения экономичности, маточный раствор на третьей стадии концентрируют в две ступени охлаждением от 32 до -20 С с последующим отделением образовавшихся кристаллов мирабилита (Ма 904 10 НО) и концентрированного .раствора йаСВ .2. Способ по п. 1, о т щ и й с я тем, что мираби еС щают на вторую стадию конц вания.3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что на первой ступени охлаждения в качестве охлаждающего агента используют осветлен- Я ную воду после второй ступени охлаждения.4. Способ по п. 1 ч а ю щ и й с я тем : стадий концентрирова зии мирабилита после охлаждения рециркулиИзобретение относится к водоподготовке и очистке сточных .вод и может быть использонано в металлургической, химической промышленности,энергетике и других отраслях народного хозяйства. 5Сточные воды, подлежащие обработке, должны содержать в своем составе в качестве основных компонентовсоли Над 504 и НаСГ или компоненты,которые в результате соответствующей 10обработки могут быть переведеиы вэти соли.К таким водам относятся продувочные воды парогенераторов, питаемыххимоочищенной водой, сточные водыионообменных обессоливающих установок, в ряде случаев сточные воды травильных отделений. Эти воды характеризуются высокой минерализацией,сброс их н естественные водоемы недопустим, в связи с чем целесообразна полная комплексная обработка ихс извлечением солей.в виде продуктов,пригодных к утилизации.Известен способ обработки промыщленных сточных вод, включающий обработку их соляной кислотой или щелочью н зависимости от рН среды, осветление, фильтрацию, подогрев, деаэрацию и упаривание 11Недостатками способа являются ЗОневозможность извлечения солей в виде товарнцх продуктов, а также наличие отходов н виде твердых, растворимых в. воде солей, загрязняющихокружающую среду. 35Известен способ переработки сточных нод ТЭЦ, включающий трехстадийное концентрирование, при этом вапервой стадии концентрирования проводят упаринание сточной воды с по Олучением дистиллята и кубового остат. -ка, содержащего 8,4 Ма 904 и 17ЙаС 1) на вторОй - упаринание кубового остатка с получением дистиллятаи суспензии На 50 дотстаивание сус 45пензии, центрифугиронание сгущеннойСуспенэии с отделением соли На 504от маточника; на третьей - упаривание с получением ди(:тиллята и суспенэии всех остальных, присутствующихв растворе солей, отстаивание суспензии, центрифугирование сгущеннойсуспензии с отделением твердой фазыот маточника, причем иа упариваниеподают воду, полученную в результате смещения маточника после отстаивания и центрифугнрования на второйи третьей стадиях концентрирования(21Недостатками способа являютсянеполное извлечение солей в ниде д)товарных продуктов (извлекают в ниде товарного продукта только частично соль Йа 2504) и загрязнение окружающей среды отходами солей, хорошорастворимых в воде,Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ обработки продувочных вод парогенераторов, включающий трехстадийное концентрирование, причем на первой стадии проводят упаривание без кристаллизации, на второй - до концентрации солей, не превышающей энтоническую, с выделением кристаллов Ма 904, на третьей стадии проводят упаривание при тем 11 ературе на 30-80 С ниже, чем на второй, такоже до концентрации солей, не превышающей эвтоническую, маточный раствор после отделения соли ЙаС возвращают на вторую стадию. Причем после первой стадии упаренную воду обрабатывают серной или соляной кислотой до рН 6-8, отстаинают, отделяютосадок кремниевой кислоты, фильтратсмешивают с осветленной водой, декарбонизируют и.подают на вторую стадию ГЗ У.Однако известный способ характеризуется сложностью технологического процесса на стадиях разделения солей на утилизируемые продукты эа счет трудности контроля и регулирования процесса разделения, так как эвтонические концентрации на этих стадиях отличаются мало.Например, при упаривании на второй стадии при 100 С эвтоническая концентрация составляет,Ъ: МаСФ 2617, На 504 4,19, при упаривании на третьей стадии при 60 фС эвтоническая концентрация составляет,.%: НаСЕ 25,07, ма 2504 .4 74Контроль и регулирование процесса упаривания должен обеспечить упарива: ние на каждой стадии до концентрации солей, не превышающей эвтоническую, что достаточно трудно, так как физические свойства растворов. (плотность, вязкость и др.) практически не отличаются,. а определение концентрации указанных солей химическим анализом продолжительно во времени,Недостатком также является пониженная экономичность процесса, связанная со значительным объемом маточного раствора, рециркулируемого после третьей. стадии концентрирования н начало второй, обусловленным также малой разницей концентрации солей на,второй и третьей стадиях концентрирования.Целью изобретения является упрощение технологии обработки воды и повышение экономичности процесса..Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему обработку трехстадийным концентрированием, причем на первой стадии проводят упаривание без кристаллизации солей, на второй - с выделением кристаллов соли На 504, маточный раствор на третьей стадии концентрируют в две ступени охлаждением от 32 до -20 С, с последующим отДелеонием образовавшихся кристаллов мирабилита (Йа 2 504 10 КО), и концентрированного раствора ЙаСР. Причем 5 мирабилит возвращают. на вторую стадию концентрирования. На первой ступени охлаждения в качестве охлаждающего агента используют осветленную воду после второй ступени охлажде ния.Часть суспензии мирабилита после второй ступениохлаждения возвращают на первую ступень охлаждения.На второй стадии концентрирования упаривание целесообразно производить до такой концентрации солей, при которой исключается выпадение в осадок соли МаСР на стадии концентрирования охлаждением, эта концентрация значительно отличается от эвтонической, и поэтому контроль и регулирование на этой стадии может быть осуществлен определением такого показателя, как плотность упаренного раствора. Контроль и регулирование на третьей стадии осуществляют по температуре охлаждения раствора. При упаривании раствора до концентрации выше эвтонической на стадии охлаждения в осадок, кроме мирабилита, можЕт выпасть и часть соли КаСР, что не окажет влияния на ухудшение качества концентрированного раствора КаСР, а повлечет за собой только увеличение рециркуляции. На третьей 35 стадии концентрирования охлаждение можно производить при различных температурах, целесообразно при более низких, так как в этом случае в раст. воре будет ниже остаточная концентраО ция Ма 504, что повлечет за собой уменьшение расхода реагента на доочистку.Охлаждение выше 32 С невозможно, так как концентрирование на третьей 45 стадии происходит за счет удаления воды из раствора с кристаллами суль" фата натрия, выделяющегося в осадок в виде мирабилита Ма 50410 НО.Известно, что эта форма сульфата натрия существует при температуре ниже 32,383 С, следовательно, концентрирование раствора на третьей стадии будет иметь место при температуре не выше, чем 32,383 С. Необходимость охлаждения на этой стадии 55 до минусовой температуры вызвана стремлением получить раствор ЙаСР с минимальным содержанием сульфата натрия, что диктуется, во-первых, целесообразностью сокращения дорого стоящего реагента ВаСР на доочистку раствора от сульфата натрия, во-вторых, целесообразностью сокращення нерастворимого осадка Ва 504, направляемого на захоронение. Содержание На 504 в раствореуменьшается с пОйижением температуры.При температуре ниже -20 вС охлаждение вести нежелательно, так как приэтом происходит льдообразование.Возврат льда вместе с осадком на доупаривание, как предусмотрено технологией, нецелесообразен, так какснижает экономичность процесса переработки. Кроме этого, возможно льдообразование на теплообменной поверхности, что также влечет за собойснижение экономичности процесса переработки.Таким образом, на третьей стадииконцентрирования охлаждение можетбыть произведено при следующем температурном интервале: от 32 до -20 С,наиболее целесообразно вести процесспри более низких, минусовых, температурах, но не ниже -20 ОС.Предложенный способ осуществляютследующим образом.Исходную воду направляют на обра.ботку для приведения состава к системе КаР 904-КаСР -НРО. Обработаннуюводу подают на первую стадию концентрирования, где проводят упариваниедо равновесной концентрации солей,не допуская кристаллизацииУпареннуюводу направляют на вторую стадиюконцентрирования, где упаривают доконцентрации, не превышающей эвтоническую, с выделением кристалловКа 604 . Кубовый остаток (суспензиюМа 504 ) направляют на отстаивание,после чего сгущенный осадок подаютна центрифугирование, в результатекоторого после отмывки конденсатомвторичного пара получают товарныйпродукт Ма 504 и маточный раствор(фугат), возвращаемый на вторую стадию концентрирования. Осветленныйматочный раствор после второй стадииконцентрирования подают на первуюступень охлаждения третьей стадии концентрирования, которое проводятосветЛенным маточным раствором послевторой ступени охлаждения, Охлажден,ный раствор подают на вторую ступень ,охлаждения, где проводят охлаждение от внешнего источника хОлода. Охлажденную воду (суспензию) направляют на отстаивание, после чего сгущенную суспензию возвращают на вторую стадию концентрирования, при этом часть суспензии подают на первую ступень охлаждения третьей стадии концентрирования.На первой ступени охлаждения осветленный маточный раствор, отдавая свой холод осветленному маточному раствору после второй стадии концентрирования, подогревается, и подогре- . тый раствор направляют на доочистку от сульфат-иона. Доочистку проводят ,ВаСГ, Обработанный раствор (суспензию) направляют на отстаивание, в. результатечего получают очищенныйраствор КаС 0, пригодный к утилизации и нерастворимый осадок Ва 90, направяяемый на использование или захоронение.. В предложенном способе обработка 5 сточных вод,для приведения их состава к системе Ка 504 -йаС 1-НО может быть произведена до цервой стадии концентрирования или после нее, в вависимости от вида сточных .вод. 10 Жесткие, .накипеобразующие, сточные воды обрабатывают перед упариванием, сточные воды, не образующие накипь, обрабатывают после первой стадии концентрирования. 15П р и м,е р. Продувочные воды испарителей, содержащие,%: КаСФ 2,4, М 04 2, 42, К аОН О, 048, Ма СОЗ 0,0425, а ЙО,БРОЗ 0241, КазР 04 0,001 в количестве 30 т/ч при 126 ОС подают на первую стадию концентрирования, где упаривают с получением 23,95 т/ч дистилпята и 6,05 т/ч упаренного раствора (кубового оСтатка) со следующим составом, Ъ: КаС 1 12,2, 5Ка Н 0 238 ча 2 СО Оф 21 Ка ЬОЗ 0,12, Ка 3 РО 4 0,05.Упаренцый раствор охлаждают до 80 ОС, а затем вводят 0,169 т/ч 20- ной серной кислоты для нейтрализации его до рй 6-8. При этом из раскат-,.а выделяется в осадок кремниевая кислота в количестве 4,1 кг/ч, а жидкая фаза имеет следующий состав, %: . На 804 12, 48, КаС 1 11, 9, Ма 5 ОЗ 0,0154, КаРО 0,0047 (в насыщенном растворе йа 504 12,5), т.е. в результате упаривания и последующей обработки кубового остатка кислотой не достигают предела растворимости по Иа 50 ф, не допускают ее кристаллиза ций.Упаренный раствор после обработки в количестве 6,22 т/ч подают на вторую стадию концентрирования, где производят упаривание до концентрации 45 не превышающей эвтоническую, с кристаллизацией Ма 2504 . Упаренную на этой стадии воду (суспензию) в количестве 5,12 т/ч направляют на отстаивание, сгущенную суспензию (пульпу) в количестве 1,152 т/ч подают на обезвоживание с получением 0,768 т/ч Ка 50 в виде товарного продукта и 0,384 т/ч жидкой фазы, возвращаемой на вторую стадию концентрирования. Осветленную воду в количестве 3,968 т/ч, содержащую,Вг КаС 18,65, Яа 0 8,745, направляют на первую ступень охлаждения третьей стадии концентрирования, куда подают осветленный раствор после второй. ступени охлаждения в количестве 3,2 т/ч.Осветленную водупосле второй стадии концентрирования упариванием охлаждают за счет холода. осветленной воды после второй ступени охлаждения (до -12 фС) в противоточном теплообменнике. При этом ие раствора выделяются кристаллы мирабилита (Йа 250: ,410 НО), .образовавшуюся суспензию подают на вторую ступень охлаждения, где производят охлаждение от внешнего источника холода до -20 С, при этом также происходит выделение из раствора кристаллов Иа 04.10 Нд.Суспензию после второй ступени . охлаждения .направляют на отстаивание, в результате которого получают 3,2 т/ч осветленной воды, подаваемой на первую ступень охлаждения, и 0,767 т/ч Ка 5010 НО, возвращаемого на вторую ступень.концентрирования упариванием, при этом 5-10 его количества подаютна первую ступень охлаждения для интенсификации процесса кристаллизации (образования центров кристаллизации)Осветленную воду после первой ступени охлаждения, где она подогревается до 70 С за.счет тепла осветленного маточного раствора послевторой стадии концентрирования упариванием, направляют на доочисткухлористым барием, количество которого составляет 11,3 кг/ч.Обработанную воду (суспенэию) направляют на отстаивание от выпавшего в осадок Ва 504 . В результате разделения жидкой и твердой фаз полу"чают 3,2 т/ч раствора КаС 2, 23,1%концентрации, направляемого на использование и .18,0 кг/ч осадка Ва 504,направляемого на захоронение илииспользование,Результаты обработки сточных водпредложенным способом представленыв таблице.1068399 Количество воды после концентрирования, т/ч Количествоосадка кремниевой кислоты кг/ч Операции способа Количествоводы доконцентрирования,т/ч . Количество дистиллята,т/ч КоличествоМаф О ввиде товар.ного продукта, т,(ч ж -- ж -Первая стадияконцентрирования 6,05 30,0 23,95 Обработка серной кислотой и декарбонизация 4,1 Вторая стадияконцентрирования 2,252 7,372 5,12 0,768 Третья стадия.концентрирования (охлаждение) 3,968 , 3,968+ Продолжение таблицы КоличествораствораЙаС 1,направленного наиспользование, т/ч Количество ВаС 12 ф кг/ч Количество.осадкаВабо,на захоронении илииспользовании,кг/ч Количество 20 нойН 250 фт/ч Операция способа Количество раствора ЙаС 1,на- цравленного на доочистку ВаС 1,т/ч Количествомирабилита,возвращенного навторую стадию концентрирования,т/ч Первая стадияконцентрирования Обработка серной кислотой и декарбониэация 0,169 Вторая стадияконцентрирования Третья стадияконцентрирования.3,2 11,3 18,0 3,2 ВОбщее количество раствора до и после концентрирования охлаждением неизменяется. После охлаждения образуется суспензия, жидкая Фаза которойконцентрируется эа счет удаления воды, идущей на образование Кристалловидрата На 104 10 Н 20.использование предложенного спо- ,55 ности раствора, на третьей стадии. соба позволяет упростить технологию концентрирования контролЬ осуществпереработки сточных вод, связаннуЮ с. ляют также прастой операцией - иэмеупрощением контроля и регулирования рением темйературы раствора; повысить процесса переработки, достигаемогО экономичность процесса переработки, за счет того, что значительно расши-.60 достигаемую за счет сокращения колирен диапазон концентраций между уйа- чества рециркулируемого раствора, ренной водой и эвтонической точкой . связанного с затратами на оборудована второй стадии концентрирования, ние, электроэнергию, а также за счет что позволяетосуществлять контроль ведения процесса охлаждения на третЪ- простой операцией - измерением плот- ей стадии концентрирования в двеЗаказ 11382/18 Тираж 874 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб , д. 4/5филиал ППП "Патентф, г, Ужгород,.ул,.Проектная, 4 ступени с использованием холода осветленной воды после второй ступениохлаждения,В известном способе количестворециркулируемого раствора составляет 5 7,6 т/ч, в предлагаемом - 1,536 т/ч,т.е, в 5 раз меньше,Предложенный способ предусматривает полную комплексную переработкусточных вод.и предотвращение загрязнения окружающей среды.