СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВОДЫ Российский патент 2002 года по МПК C02F1/42 B01J49/00 C02F103/02 

Изобретение относится к способам подготовки добавочной воды котлов и подпиточной воды теплосети и может быть использовано при создании систем водоподготовки с высокими экологическими показателями в теплоэнергетике, черной и цветной металлургии, химической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Известен способ подготовки добавочной воды котлов и подпиточной воды теплосети путем параллельного водород-натрий-катионирования исходной воды, смешения кислого и щелочного фильтратов в определенной пропорции и декарбонизации полученной смеси, часть которой используется для подпитки теплосети, а другая часть подвергается дополнительному натрий-катионированию и используется для подпитки котлов [1].

Недостатком этого способа является большое количество фильтров разного назначения, повышенный расход кислоты и соли на регенерацию катионитов, образование кислых (регенерационные стоки) и щелочных (продувка котлов) минерализованных сточных вод, загрязняющих окружающую среду и требующих предварительной нейтрализации.

Известен способ подготовки добавочной воды котлов и подпиточной воды теплосети, включающий водород-катионирование воды на фильтрах с "голодной" регенерацией катионита, ее пропуск через буферные саморегенерирующиеся фильтры, декарбонизацию и использование части воды для подпитки теплосети, натрий-катионирование другой части воды, используемой для подпитки котлов [1].

Недостатком этого способа также является большое количество фильтров разного назначения, повышенный расход соли на регенерацию и образование минерализованных регенерационных сточных вод и продувочных вод котлов, загрязняющих окружающую среду.

Известен способ обработки воды, содержащей бикарбонаты кальция и/или магния, в котором все или большая часть бикарбонатов кальция и магния удаляется путем пропуска воды через слабокислотный катионит, регенерируемый противотоком вначале раствором кислоты с последующей немедленной подачей раствора, содержащего соли кальция и/или магния и/или натрия в форме хлоридов, которые образуются при регенерации сильнокислотного катионита в другом фильтре [2].

Недостатком этого способа также является необходимость использования двух типов фильтров, загруженных слабо- и сильнокислотным катионитами, повышенный расход соли на регенерацию и образование минерализованных сточных вод и продувочных вод котлов, загрязняющих окружающую среду.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является вариант последнего способа обработки воды [2] , по которому обработка осуществляется в одном фильтре, в верхней части которого находится слабокислотный катионит, а в нижней - сильнокислотный. При этом вода подается в верхнюю часть фильтра и выводится снизу, а регенерационные растворы вводятся снизу и отводятся сверху. Регенерация осуществляется сначала кислотой, а затем раствором соли.

Недостатком этого способа является повышенный расход соли на регенерацию катионитов, образование минерализованных регенерационных сточных вод и продувочных вод котлов, сброс которых приводит к загрязнению окружающей среды. Кроме того, при регенерации сначала кислотой, а затем раствором соли, в котором содержится сульфат натрия, в процессе регенерации происходит кристаллизация сульфата кальция.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является снижение расхода привозной соли, утилизация регенерационных сточных вод и продувочной воды котлов и снижение за счет этого негативного воздействия на окружающую среду, предотвращение кристаллизации сульфата кальция в процессе регенерации катионитов.

Техническая задача решается тем, что в известном способе обработки воды в фильтре, содержащем в верхней части слабокислотный катионит и в нижней части сильнокислотный катионит, в который воду подают сверху вниз, а регенерацию ведут снизу вверх сначала раствором кислоты, а затем раствором соли, согласно изобретению, растворы кислоты готовят на сточных водах предыдущих регенераций и сразу отмывают нижний слой катионита от кислоты этими же сточными водами, а раствор соли готовят путем смешивания концентрата обработанной воды и части этих же сточных вод и подают его после отмывки нижних слоев катионита от кислоты. Кроме того, образующиеся в процессе регенерации катионита сточные воды с содержанием иона кальция более 25-30 мг-экв/л пропускают через взвешенный слой гипса и отделяют от осадка. Одну часть этих вод смешивают с упаренной до 50-100 г/л частью обработанной воды в пропорции, при которой концентрация ионов кальция и магния в смеси соответственно выше концентрации карбонат- и гидрат-ионов. Смесь отделяют от осадка и используют для регенерации катионитных фильтров непосредственно либо после добавления хлорида и/или сульфата натрия с нарастающей концентрацией. Другую часть этих регенерационных сточных вод используют для взрыхляющей промывки катионитных фильтров, приготовления регенерационного раствора кислоты и отмывки нижних слоев катионита от кислоты. Оставшуюся часть (избыток) этих регенерационных сточных вод и регенерационные сточные воды с содержанием иона кальция менее 25-30 мг-экв/л смешивают с обработанной водой, подаваемой в теплосеть.

Кроме того, возможен вариант, при котором через взвешенный слой гипса пропускают регенерационные сточные воды с содержанием ионов кальция и магния более 25-30 мг-экв/л и отделяют от осадка, а их избыток насыщают известью и после отделения осадка смешивают с регенерационными сточными водами с меньшим содержанием ионов кальция и магния и исходной водой.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена принципиальная схема установки, реализующей предлагаемый способ.

Способ осуществляют следующим образом.

Исходная вода 1 подается сверху вниз в катионитные фильтры 2, содержащие в верхней части более легкий слабокислотный катионит и в нижней части более тяжелый сильнокислотный катионит, затем в декарбонизатор 3 и собирается в баке 4. Часть декарбонизированной и умягченной воды 5 подается по трубопроводу 6 на подпитку теплосети. Другая ее часть 7 непосредственно либо после обессоливания в испарительной установке 8 (показано пунктирной линией 9) подается в котлы 10. Продувочная вода 11 котлов 10 поступает в испарительную установку 8, где упаривается до солесодержания 50-100 г/л. Концентрат 12 собирается в баке 13, где смешивается с частью стабилизированных по сульфату кальция регенерационных сточных вод 14 из бака 15.

Другую часть стабилизированных сточных вод 16 из бака 15 используют для регенерации катионитных фильтров 2, проводимой снизу вверх. Вначале этой водой осуществляют взрыхляющую промывку катионитных фильтров 2, а затем в нее вводят серную кислоту 17. После ввода расчетного количества кислоты проводится отмывка нижних слоев катионита этой же водой из бака 15, после чего проводится регенерация катионита раствором 18 из бака 13 с добавлением при необходимости раствора соли 19 (хлорида и/или сульфата натрия), подаваемого в нарастающем количестве. Отмывка катионита от раствора соли осуществляется частью умягченной и декарбонизированной воды 20 из бака 4.

Сточные воды 21 процесса регенерации фильтров 2 с содержанием кальция менее 25-30 мг-экв/л собирают в баке 22, а остальные 23 направляют в кристаллизатор 24, пропускают через взвешенный слой ранее образовавшегося осадка и собирают в отстойнике 25. Осветленный раствор перепускают в бак 15. Осадок из аппаратов 24 и 25 периодически выпускают в бункер 26 с дренажной системой. Здесь за счет естественной фильтрации влажность шлама снижается до 25-30%. Частично обезвоженный осадок 27, основным компонентом которого является гипс, отправляется на использование в строительстве, сельском хозяйстве и т.д.

Фильтрат из бункера 26 собирается в баке 28 и периодически закачивается в кристаллизатор 24. Сюда же подается шлам 29 из бака 13.

Избыток осветленного раствора 30 из бака 53 подается в бак 22, смесь 31 направляется на подпитку теплосети по трубопроводу 6 вместе с умягченной и декарбонизированной водой 5.

Возможен также вариант (показан на чертеже пунктиром), при котором избыток раствора 30 подается в кристаллизатор 32, где насыщается известью 33, и осветленный раствор собирается в баке 22. В этом варианте сточные воды 31 из бака 22 смешиваются с исходной водой 1 (пунктирная линия).

Используемая литература
1. Водоподготовка: Процессы и аппараты/ Под ред. О.И. Мартыновой. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 272 с.

2. Авторское свидетельство GB 2085749, INT CL³ B 01 J 49/00, 06.05.1982.

Изобретение относится к способам подготовки добавочной воды котлов и подпиточной воды теплосети и может быть использовано при создании систем водоподготовки с высокими экологическими показателями в теплоэнергетике, черной и цветной металлургии, химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Для осуществления способа при обработке воды в фильтре, содержащем в верхней части слабокислотный катионит и в нижней части сильнокислотный катионит, в котором воду подают сверху вниз, а регенерацию ведут снизу вверх сначала раствором кислоты, а затем раствором соли, согласно изобретению растворы кислоты готовят на сточных водах предыдущих регенераций и сразу отмывают нижний слой катионита от кислоты этими же сточными водами, а раствор соли готовят путем смешения концентрата обработанной воды и части этих же сточных вод и подают его после отмывки нижних слоев катионита от кислоты. Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является снижение расхода привозной соли, утилизация регенерационных сточных вод и продувочной воды котлов и снижение за счет этого негативного воздействия на окружающую среду, предотвращение кристаллизации сульфата кальция в процессе регенерации катионитов. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ обработки воды в фильтре, содержащем в верхней части слабокислотный катионит и в нижней части сильнокислотный катионит, в который воду подают сверху вниз, а регенерацию ведут снизу вверх сначала раствором кислоты, а затем раствором соли, отличающийся тем, что раствор кислоты готовят на сточных водах предыдущих регенераций и сразу отмывают нижний слой катионита от кислоты этими же сточными водами, а раствор соли готовят путем смешения концентрата обработанной воды и части этих же сточных вод и подают его после отмывки нижних слоев катионита от кислоты. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что образующиеся в процессе регенерации сточные воды с содержанием кальция более 25-30 мг-экв/л пропускают через взвешенный слой гипса и отделяют от осадка. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что часть обработанной воды упаривают до солесодержания 50-100 г/л и смешивают с частью регенерационных сточных вод после отделения осадка в пропорции, при которой концентрации ионов кальция и магния в смеси соответственно выше концентрации карбонат- и гидрат-ионов, и смесь отделяют от выпавшего осадка. 4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что в смесь упаренной до 50-100 г/л обработанной воды и регенерационных сточных вод после отделения выпавшего осадка добавляют хлорид и/или сульфат натрия с нарастающей концентрацией. 5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что избыток регенерационных сточных вод с содержанием иона кальция более 25-30 мг-экв/л после пропуска их через взвешенный слой гипса и отделения осадка и регенерационные сточные воды с меньшим содержанием иона кальция смешивают с водой, подаваемой в теплосеть. 6. Способ по любому из пп. 1, 3 и 4, отличающийся тем, что через взвешенный слой гипса пропускают регенерационные сточные воды с содержанием ионов кальция и магния более 25-30 мг-экв/л и отделяют от осадка, а их избыток насыщают известью и после отделения осадка смешивают с регенерационными сточными водами с меньшим содержанием ионов кальция и магния и исходной водой.