СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОПРЕСНЕННОЙ И ОБЕССОЛЕННОЙ ВОДЫ ДЛЯ ЯДЕРНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК ИЗ ЗАСОЛЕННЫХ ВОД Российский патент 2016 года по МПК C02F9/02 

Изобретение относится к области получения обессоленной воды для теплоносителей ядерных энергетических установок (ЯЭУ) мембранно-сорбционными методами. Изобретение может быть использовано для получения обессоленной воды для ЯЭУ при очистке низкоактивных жидких радиоактивных отходов (ЖРО).

При эксплуатации ЯЭУ обессоленная вода (с солесодержанием менее 1 мг/л) используется для приготовления теплоносителя, а ультрапресная вода (с солесодержанием менее 200 мг/л) - для приготовления регенерационных и дезактивационных растворов, обмыва оборудования, промывки фильтров и т.д. При этом опресненную воду получают из засоленных природных вод (с солесодержанием более 1 г/л до 10 г/л включительно) или низкоактивных ЖРО путем дистилляции, электродиализа, обратного осмоса и др., а обессоленную воду - путем ионообменной очистки опресненной воды на многоступенчатых фильтрах с ионообменными смолами (ИОС), сульфоуглями, цеолитами и др. Как правило, основными природными источниками водоснабжения ЯЭУ служат пресные (200-500 мг/л) речные и озерные воды, но при расположении ЯЭУ на берегу морских заливов (как правило, вблизи устьев рек) в качестве охлаждающей воды используются и воды морских заливов, разбавленные речной водой (обычно с солесодержанием более 1 г/л до 10 г/л включительно) [Кульский Л.Α., Страхов Э.Б., Волошина A.M. Технология водоочистки на атомных энергетических установках. - Киев, Наук. думка, 1986. С. 132-139]. В этом случае аварийная (резервная) система водоснабжения ЯЭУ предусматривает и возможность получения опресненных и обессоленных вод из этих природных источников.

Засоленные прибрежные воды морских заливов (например, воды Финского залива) представляют собой морские натриево-хлоридные воды с солесодержанием 34,5 г/л (23,5 г/л NaCl, 5,0 г/л MgCl₂, 3,9 г/л Na₂SO₄, 1,1 г/л СаСl₂, 0,7 г/л KCl, 0,2 г/л NaHCO₃, 0,1 г/л KBr), разбавленные пресными (200-500 мг/л) кальциево-гидрокарбонатными речными водами до солесодержания 7 г/л. В таких водах по сравнению с морскими возрастает в процентном отношении доля солей жесткости, в первую очередь гидрокарбонатов. В то же время, в отличие от речных, основным веществом, определяющим солесодержание, является хлорид натрия (NaCl). Для обеспечения нормальной эксплуатации ЯЭУ требуется отводить значительное количество тепла от таких устройств, как конденсаторы турбин, потребляющие более 97% охлаждающей воды, газоохладители, маслоохладители электрогенераторов, питательные насосы, боксы парогенераторов и т.д. При использовании в качестве источника водоохлаждения засоленных вод применяют непосредственный забор воды из водоема с грубой механической очисткой (возможно периодическое хлорирование для борьбы с микроорганизмами) и сброс в него же отработанной нагретой воды (сброс не менее 40 м от водозабора) [Ганчев Б.Г., Калишевский Л.Л., Демешев P.C. и др. Ядерные энергетические установки. М., Энергоатомиздат, 1983 г. С. 447-450.]. В целом, прибрежные воды как источники водоснабжения ЯЭУ в случае использования их (в резервном варианте) для получения обессоленной воды требуют большей степени обессоливания. Кроме того, за счет радиоактивных сбросов и выбросов при эксплуатации ЯЭУ возможно радиоактивное загрязнение прибрежных вод и система водоподготовки на их основе должна предусматривать не только обессоливание, но и очистку от радионуклидов [Румынии В.Г., Панкина Е.Б., Епимахов В.Н. и др. Оценка влияния атомно-промышленного комплекса на подземные воды и смежные природные объекты (г. Сосновый Бор Ленинградской области). - СПб.: Изд-во С.-Петербург. Ун-та, 2003. - 248 с.].

В последнее время для опреснения засоленных хлоридных (коррозионно-агрессивных) вод все более широкое распространение получают обратноосмотические технологии гораздо менее энергоемкие, чем дистилляция [Milligan T.J. Treatment of industrial wastewaters. - Chem. Engng., 1976, v. 83, №22 (Deskbook Issue), p. 49-66]. Наиболее эффективными сорбентами являются ионообменные смолы (катиониты в Н⁺-форме и аниониты в ОН^--форме), обеспечивающие практически полное удаление всех солей, но их применение экономически оправдано только при очистке растворов с солесодержанием не более 1 г/л. Даже при очистке маломинерализованных вод требуется периодическая регенерация, приводящая к образованию дополнительных солевых концентратов (химическитоксичных регенератов - кислот и щелочей), требующих обезвреживания [Хоникевич А.А. Очистка радиоактивно-загрязненных вод лабораторий и исследовательских ядерных реакторов. - М., Атомиздат, 1974, с. 85-90]. Очистка же засоленных вод (с солесодержанием более 1 г/л до 10 г/л включительно) на катеонитах в Na⁺-форме (регенерируемых раствором нетоксичного NaCl) позволяет удалять только соли жесткости (кальция и магния), обеспечивая умягчение воды, но общее солесодержание не уменьшается [Клячко В.А., Апельцин И.Э. Очистка природных вод. М., Изд. Литературы по строительству, 1971 г., с. 356-362].

Известен способ обращения с теплоносителями и техническими растворами ЯЭУ, включающий при их приготовлении удаление макрокомпонентов - солей щелочных и щелочноземельных элементов и микрокомпонентов - радионуклидов (обессоливание), например, на обратноосмотическом аппарате (фильтре) и доочистку раствора (фильтрата) на ионообменных сорбентах (катионообменном и анионообменном фильтрах). Образующиеся при этом солевые концентраты при наличии в них радиоактивных или химических загрязнений направляют на обезвреживание [Патент РФ №2168221, Бюл. №15, 2001].

Недостатком этого способа является то, что обратноосмотическая очистка не обеспечивает эффективного обессоливания, так как очистка от одновалентных ионов в 2-5 раз ниже, чем от двухвалентных. В результате происходит быстрое насыщение ионообменных фильтров, загруженных катионообменными и анионообменными смолами, что вызывает необходимость регенерации фильтров. Соответственно за счет образования отработанных регенерационных растворов сброс концентратов в окружающую среду невозможен даже при отсутствии в исходных водах радиоактивных или химически токсичных загрязнений. Кроме того, по данной технологической схеме получают, в основном, опресненную воду, тогда как для обессоленной воды, используемой в качестве теплоносителя для ЯЭУ, ограничивается не только общее солесодержание (например, электропроводность не должна превышать 0,1 мкСм/см), но и содержание других веществ, которые мешают обратноосмотической очистке. В частности, концентрация хлорид-ионов не должна превышать 0,004 мг/л, ионов железа - 0,01 мг/л, ионов меди - 0,002 мг/л [Ганчев Б.Г., Калишевский Л.Л., Демишев P.C. и др. Ядерные энергетические установки. - М., Энергоатомиздат, 1983, с. 425].

Известен способ получения обессоленной воды и воды высокой чистоты (ВВЧ) для ЯЭУ, включающий следующие процедуры: забор воды из емкости исходных вод или низкоактивных ЖРО, предочистку вод на насыпном угольном фильтре, очистку на механическом фильтре, обессоливание предварительно очищенных вод на двух последовательных обратноосмотических фильтрах, доочистку фильтрата на ионообменном фильтре и накопление очищенной воды в конечной емкости. При этом фильтрат первого обратноосмотического фильтра направляют через промежуточную емкость на вход второго обратноосмотического фильтра, фильтрат второго направляют на доочистку на ионообменный фильтр, концентрат второго возвращают в емкость исходных вод, а концентрат первого направляют на сброс при отсутствии в нем радиоактивных или химически токсичных загрязнений, а при их наличии направляют на обезвреживание [Патент РФ №2276110, Бюл. №13, 2006].

Недостатком данного способа является то, что в обессоливаемой воде при обратном осмосе удаляются только бикарбонат-ионы, составляющие основную форму соединений угольной кислоты, как в пресных, так и в засоленных природных источниках водоснабжения России [Кульский Л.А., Страхов Э.Б., Волошина A.M. Технология водоочистки на атомных энергетических установках. - Киев, Наук. думка, 1986, с. 132-139], тогда как растворенная в воде углекислота практически не задерживается мембранами, проходит беспрепятственно в фильтрат, где вновь образует бикарбонат-ионы, взаимодействуя с молекулами воды. Таким образом, при понижении pH фильтрата до величин менее 6,4 (равновесие $${\text{H}}_{\text{2}}{\text{CO}}_{\text{3}}=H^{+}+{\text{HCO}}_{\text{3}}^{\text{-}}$$ ) возрастает нагрузка на анионообменные смолы. Кроме того, наличие в засоленных природных водах повышенного содержания щелочноземельных катионов приводит в процессе обратноосмотической очистки к зарастанию обратноосмотических мембран солями жесткости, что требует частых регенерационных промывок установок с использованием неорганических или органическими кислот и их солей [Федоренко В.И., Ковалева Н.Е. Регенерационная промывка установок обратного осмоса // Ликероводочное производство и виноделие. 2002, №6, с. 4-5]. Это приводит к дополнительным расходам и загрязнению окружающей среды, регенерационными сбросами.

Известен также способ получения обессоленной воды и ВВЧ для ЯЭУ, включающий забор воды из емкости исходных вод или низкоактивных ЖРО из емкости исходных вод или низкоактивных ЖРО, предочистку вод на насыпном угольном фильтре, очистку на механическом фильтре, обессоливание предварительно очищенных вод на двух последовательных обратноосмотических фильтрах путем направления фильтрата первого через промежуточную емкость на вход второго, а фильтрата второго - на доочистку на обессоливающие ионообменные фильтры, накопление очищенной воды в конечной емкости, возврат концентрата второго обратноосмотического фильтра и части объема концентрата первого обратноосмотического фильтра (достаточной для связывания свободной двуокиси углерода) в емкость исходных вод и направление остальной части концентрата первого обратноосмотического фильтра на сброс (при отсутствии в нем радиоактивных или химически токсичных загрязнений), а при их наличии - на обезвреживание [Патент РФ №2442756, Бюл. №5, 2012]. По своей технологической сущности и достигаемому результату этот способ наиболее близок к заявляемому и выбран в качестве прототипа.

Основным недостатком данного способа является то обстоятельство, что растворенная в воде углекислота, практически не задерживаясь обратноосмотическими мембранами, беспрепятственно проходит в фильтрат, где вновь образует бикарбонат-ионы, увеличивая нагрузку на обессоливающие анионитовые фильты. Кроме того, при очистке засоленных вод с повышенным содержанием солей жесткости возврат части объема концентрата первого обратноосмотического фильтра в емкость исходных вод приводит к еще большему повышению содержанием солей жесткости, в водах, перерабатываемых на первом обратноосмотическом фильтре и, соответственно, к интенсивному зарастанию обратноосмотических мембран солями жесткости, что требует частых регенерационных промывок установок с использованием неорганических или органическими кислот и их солей [Федоренко В.И., Ковалева Н.Е. Регенерационная промывка установок обратного осмоса // Ликероводочное производство и виноделие. 2002, №6, с. 4-5]. Все это в результате приводит к сокращению фильтрационного цикла обратноосмотического аппарата, дополнительным расходам и загрязнению окружающей среды регенерационным сбросами.

Задачей изобретения является создание способа получения опресненной и обессоленной воды из засоленных вод с повышенным содержанием бикарбонатных солей жесткости, позволяющего повысить ресурс работы обратноосмотических и ионообменных обессоливающих фильтров, а также, при наличии радиоактивных или химически токсичных загрязнений, а также предотвратить попадание радиоактивных или химически токсичных загрязнений в окружающую среду.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе, включающем подачу воды из емкости исходных вод на предочистку на насыпном угольном фильтре и на микрофильтре, дальнейшее опреснение вод на двух последовательных обратноосмотическом фильтрах путем направления фильтрата первого через промежуточную емкость на вход второго, а фильтрата второго - на доочистку на обессоливающие катионитовый и анионитовый фильтры с катионитом и анионитом в Н⁺- и ОН^-формах, накопление очищенной воды в емкости очищенной воды, возврат концентрата второго обратноосмотического фильтра и части объема концентрата первого обратноосмотического фильтра в емкость исходных вод и направление остальной части концентрата первого обратноосмотического фильтра на сброс, согласно изобретению, при очистке засоленных вод в качестве источника водоснабжения используют отработанные воды т.е. те, которые подвергались нагреву и воздушному охлаждению-деаэрации, засоленные охлаждающие воды ЯЭУ, которые после предочистки на насыпном угольном фильтре и на микрофильтре перед опреснением обратноосмотическими фильтрами направляются на умягчающий катионитовый фильтр, заполненный катионитом в Na⁺-форме, регенерацию которого (при отсутствии в нем радиоактивных или химически токсичных загрязнений) осуществляют раствором поваренной соли, а при их наличии направляют отработанный катеонит на кондиционирование и захоронение, с возвратом в емкость исходных вод концентрата первого обратноосмотического фильтра в объеме концентрата второго обратноосмотического фильтра. Кроме того, в качестве загрузки умягчающего катионитового фильтра может использоваться отработанный катеонит обессоливающего катионитового фильтра, насыщенный катионами Na. При приготовлении растворов NaCl для регенерации умягчающего катионитового фильтра в качестве опресненных вод можно использовать обратноосмотические фильтраты, а для приготовления промывочных растворов для обратноосмотических фильтров в качестве обессоленной воды - фильтрат обессоливающих ионообменных фильтров, полученных согласно данному способу.

Способ осуществляется следующим образом.

Засоленные (с солесодержанием более 1 г/л до 10 г/л включительно) натриево-хлоридные воды с повышенным содержанием бикарбонатных солей жесткости (прибрежные воды морских заливов) направляют для охлаждения оборудования ЯЭУ. В процессе теплообмена эти воды сначала нагреваются до температуры более 30°C, что приводит к снижению растворимости в них свободной CO₂ в 1,5-2 раза [Клячко В.Α., Апельцин Н.Э. Очистка природных вод. М., Изд. Литературы по строительству, 1971 г., с. 39-42], а затем охлаждают разбрызгиванием в градирнях, например, как на Ленинградской АЭС-2, что приводит к удалению из них свободной СO₂ деаэрацией [Там же, с. 461-467]. В то же время отработанные охлаждающие засоленные воды за счет контакта с оборудованием ЯЭУ отличаются по сравнению с исходными повышенным загрязнением нефтепродуктами и продуктами коррозии, а в нештатных случаях - и радионуклидами. После удаления свободной СO₂ отработанные охлаждающие засоленные воды направляют в емкость исходных вод, из которой подают на предочистку на насыпной угольный фильтр (заполненный активированным углем) для удаления органических веществ, включая нефтепродукты и комплексные органические соединения железа, и активного хлора, мешающих эффективной работе обратноосмотических мембран. Фильтрат угольного фильтра подают на механическую очистку на микрофильтр для удаления взвесей, включая тонкодисперсные взвеси гидроксидов железа и силикаты. Фильтрат микрофильтра направляют на умягчающий катионитовый фильтр, заполненный катионитом КУ-2 в Na⁺-форме для удаления щелочноземельных катионов и перевода практически всех солей в натриевую форму. Фильтрат умягчающего катионионотового фильтра подают в первый обратноосмотический фильтр для опреснения, а его фильтрат через промежуточную емкость направляют на второй обратноосмотический фильтр. Фильтрат второго обратноосмотического фильтра, направляют на доочистку на обессоливающие катионитовый и анионитовый фильтры (заполненные катионо- и анионообменной смолой КУ-2 и АВ-17, соответственно в Н⁺- и ОН^--формах) для получения обессоленной воды.

Предварительное катионитовое умягчение прибрежных вод предотвращает зарастание обратноосмотических мембран солями жесткости, что увеличивает фильтрационный цикл обратноосмотических аппаратов. Нагрев и деаэрация прибрежных вод в процессе водоохлаждения оборудования ЯЭУ обеспечивают удаление из них большей части свободной CO₂ и предотвращают ее проскок через обратноосмотические фильтры на обессоливающие ионитовые фильтры, т.е. предотвращает избыточную нагрузку на анионитовые обессоливающие фильтры и увеличивает их фильтрационный цикл. Поскольку в данном случае количество катионов и анионов близко к стехиометрическому, то при двухступенчатой обратноосмотической обработке достигается степень очистки от солей не менее 99%., что позволяет использовать обессоливающие катионитовый и анионитовый фильтры без регенерации. Концентрат солей второго обратноосмотического фильтра возвращают в исходную емкость в полном объеме, а концентрат первого обратноосмотического фильтра, не содержащий солей жесткости и радиоактивных или химически токсичных загрязнений, возвращают в емкость исходных вод в объеме концентрата второго обратноосмотического фильтра. Таким обозом, большая часть умягченных отработанных охлаждающих вод в виде концентратов поступает не на сброс, а на повторную очистку на обратноосмотических фильтрах. При этом за счет дозирования в исходные воды уже умягченных обратноосмотических концентратов снижается нагрузка на умягчающий Na⁺-катионитовый фильтр и увеличивается его фильтроцикл. В то же время дозирование в емкость исходных вод равных объемов концентратов первого и второго обратноосмотических фильтров обеспечивает сохранение суммарного солесодержания вод, поступающих на очистку на уровне отработанных засоленных охлаждающих вод. В случае отсутствия в отработанном умягчающем катионитовом фильтре радиоактивных или химически токсичных загрязнений его регенерация ведется дешевой поваренной солью (NaCl), а не дорогогостоящими кислотой (H₂SO₄) и щелочью (NaOH) класса ОСЧ, как для обессоливающих ионитов в Н⁺- и ОН^-формах. В случае же наличия в умягчающем фильтре указанных загрязнений отработанный Na⁺-катионит без регенерации направляют на кондиционирование и захоронение. Помимо этого в качестве загрузки умягчающего катионитового фильтра может использоваться отработанный катионит обессоливающего катионитового фильтра, насыщенный катионами Na.

По сравнению с известным мембранно-сорбционным способом очистки засоленных прибрежных вод в предлагаемом способе за счет: использования в качестве источника водоснабжения отработанных охлаждающих вод ЯЭУ, т.е. которые подвергались нагреву и воздушному охлаждению - деаэрации, обедненных по свободной СО₂, и предварительного их умягчения на ионитовым фильтре, заполненном катеонитом в Na⁺-форме, с возвратом концентрата первого обратноосмотического фильтра, не содержащего солей жесткости и радиоактивных загрязнений, в емкость исходных вод концентрата первого обратноосмотического фильтра в объеме концентрата второго обратноосмотического фильтра, обеспечивается не только повышение ресурса обратноосмотических фильтров, и умягчающего Na⁺-катионитового фильтра с исключением сброса в окружающую среду радиоактивных концентратов, но и получение обессоленной воды без применения регенерации обессоливающих ионообменных фильтров, заполненных катеонитом и анионитом в Н⁺- и ОН-формах, что не следует явным образом из уровня техники, так как возвращаемый в емкости исходных вод концентрат первого обратноосмотического фильтра имеет солесодержание, превышающее исходные засоленные воды и, следовательно, заявляемый способ соответствует критерию изобретательского уровня.

Предлагаемый способ поясняется чертежом, на котором изображена схема получения опресненной и обессоленной воды для ЯЭУ из засоленных вод.

Технологическая схема, представленная на чертеже, включает: емкость исходных вод 1, насосы 2, 6 и 9, угольный фильтр 3, микрофильтр 4, катионитовый фильтр (катионит в Na⁺-форме) 5, первый 7 и второй 10 обратноосмотические фильтры, промежуточную емкость 8, обессоливающие катионитовый фильтр (катионит в Н⁺-форме) 11 и анионитовый фильтр (анионит ОН^-форме) 12 и емкость очищенной воды 13.

Получение обессоленной воды осуществляют следующим образом. Отработанные воды, т.е. подвергавшиеся нагреву и воздушному охлаждению - деаэрации, охлаждающие ЯЭУ засоленные воды, из которых удален углекислый газ, поступали в емкость исходных вод 1, из которой их направляли насосом 2 на предварительную очистку на угольный фильтр 3, механический фильтр 4 и умягчающий катионитовый фильтр (катионит в Na⁺-форме) 5. Затем очищенную от радиоактивных загрязнений, органических веществ, взвесей и щелочноземельных элементов воду, лишенную солей жесткости, с помощью насоса 6 подавали на вход первого обратноосмотического фильтра 7. Опресненный фильтрат с выхода фильтра 7 после промежуточной емкости 8 насосом 9 направляли на вход второго обратноосмотического фильтра 10. Концентрат с фильтра 10 возвращали в емкость исходных вод 1 в полном объеме, концентрат с фильтра 7 в объеме, равном объему концентрата второго обратноосмотического фильтра 7, возвращали в емкость исходных вод 1, а остальной объем концентрата обратноосмотического фильтра 7 направляли на сброс. Фильтрат с выхода фильтра 10 направляли на обессоливающие катионитовый фильтр 11 (катионит в Н⁺-форме) ианионитовый фильтр 12 (анионит ОН^-форме). Очищенную воду с выхода обессоливающего ионообменного фильтра 11 направляли в емкость очищенной воды 13.

Примеры конкретного выполнения

Пример 1 (прототип). Засоленные воды Копорской губы Финского залива (г. Сосновый Бор Ленинградской области) имели солесодержание 4000 мг/л, жесткость 20 мг-экв/л и щелочность (бикарбонатная жесткость) 1,5 мг-экв/л, (рН=7,4), загрязнение нефтепродуктами 0,05 мг/л, продуктами коррозии - 0,05 мг/л. Получение обессоленной воды осуществляли по описанной выше схеме без использования умягчающего катионитового фильтра. Жесткость воды после первого обратноосмотического фильтра составляла не более 0,17 мг-экв/л. Солесодержание воды после второго обратноосмотических фильтров составляло 160 мг/л, жесткость не более 0,3 мг-экв/л, щелочность не более 0,1 мг-экв/л. Солесодержание воды после ионообменного фильтра составляло не более 0,1 мг/л, что позволяет использовать ее в качестве обессоленной воды для приготовления теплоносителя ЯЭУ.

Пример 2 (заявляемый способ). Отличается от примера 1 тем, что для получения ВВЧ использовали в качестве источника водоснабжения отработанные охлаждающие ЯЭУ прибрежные воды, имеющие солесодержание 4000 мг/л, жесткость 20 мг-экв/л и щелочность (бикарбонатная жесткость) 1 мг-экв/л (рН=7,9), загрязнение нефтепродуктами 0,5 мг/л, продуктами коррозии 0,09 мг/л. Получение обессоленной воды осуществляли по описанной выше схеме с использованием умягчающего катионитового фильтра. После умягчающего катионитового фильтра жесткость вод составляла не более 0,1 мг-экв/л. Солесодержание воды после обратноосмотических фильтров не превышало 40 мг/л, а после обессоливающего ионообменного фильтра составляло не более 0,1 мг/л, что позволяет использовать ее в качестве обессоленной воды для приготовления теплоносителя ЯЭУ. При этом расход анионообменных смол сокращается в 4 раза и соответственно возрастает ресурс работы ионообменного фильтра, а ресурс работы первого обратноосмотического фильтра возрастает в 45 раз.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет при получении опресненной и обессоленной воды из отработанных охлаждающих засоленных (с солесодержанием более 1 г/л до 10 г/л включительно) вод повысить ресурс обратноосмотических и обессоливающих ионообменных фильтров, снизить количество регенерационных промывок обратноосмотических фильтров и исключить необходимость регенерации обессоливающего ионообменного фильтра. В то же время, регенерация умягчающего катионитового фильтра раствором поваренной соли (NaCl) требуется удаления не всех катионов, а только щелочноземельных элементов, а возврат в емкость исходных вод уже умягченных концентратов всего объема второго и части объема первого обратноосмотических фильтров снижает нагрузку на умягчающий катионитовый фильтр.

Предлагаемый способ может осуществляться на том же отечественном оборудовании, что и прототип, т.е. промышленно применим. Способ не требует регенерации обессоливающих ионообменных смол Н⁺- и ОН^-формах реагентами класса ОСЧ и сокращает регенерационные промывки обратноосмотических мембран минеральными или органическими кислотами, тогда как регенерация умягчающего катионитового фильтра поваренной солью не приводит к токсичному химическому загрязнению окружающей среды, поскольку NaCl является распространенным природным веществом литосферы и гидросферы. При этом в случае незначительного загрязнения исходных вод радионуклидами или токсичными веществами (например, тяжелыми металлами) наличие в системе предочистки умягчающего катионитового фильтра, обеспечивающего их сорбцию, предотвращает попадание этих загрязнений в поступающие на сброс обратноосмотические концентраты в опасных количествах.

Изобретение относится к получению опресненной и обессоленной воды для ядерных энергетических установок. В качестве источника водоснабжения используют отработанные засоленные воды охлаждения ядерных энергетических установок, которые были подвергнуты нагреву и воздушному охлаждению - деаэрации. Осуществляют их предочистку от органических веществ и активного хлора на насыпном угольном фильтре 3, от взвесей на микрофильтре 4 и от щелочноземельных элементов на умягчающем катионитовом фильтре 5, заполненном катионитом в Na⁺-форме. Дальнейшее обессоливание вод проводят на двух последовательных обратноосмотических фильтрах 7 и 10 и доочистку на обессоливающих катионитовом 11 и анионитовом 12 фильтрах с катионитом и анионитом в Н⁺- и ОН^- формах, соответственно. Причем фильтрат первого обратноосмотического фильтра 7 через промежуточную емкость 8 направляют на вход второго обратноосмотического фильтра 10, а часть концентрата первого обратноосмотического фильтра возвращают в емкость исходных вод 1, остальной объем направляют на сброс. Фильтрат второго обратноосмотического фильтра направляют на доочистку на катионитовый фильтр 11, а концентрат в полном объеме возвращают в емкость исходных вод. Регенерацию умягчающего катионитового фильтра при отсутствии в нем радиоактивных или химически токсичных загрязнений проводят раствором поваренной соли, а при их наличии отработанный катеонит направляют без регенерации на кондиционирование и захоронение. Кроме того, в качестве загрузки умягчающего катионитового фильтра может использоваться отработанный катеонит обессоливающего катионитового фильтра, насыщенный катионами Na. Технический результат - значительное увеличение срока работы обессоливающих обратноосмотических фильтров и ионообменного фильтра. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 пр.

1. Способ получения опресненной и обессоленной воды для ядерных энергетических установок из засоленных вод, включающий подачу воды из емкости исходных вод на предочистку на насыпном угольном фильтре и на микрофильтре, дальнейшее опреснение вод на двух последовательных обратноосмотическом фильтрах путем направления фильтрата первого через промежуточную емкость на вход второго, а фильтрата второго - на доочистку на обессоливающие катионитовый и анионитовый фильтры с катионитом и анионитом в Н⁺- и ОН^- формах, накопление очищенной воды в емкости очищенной воды, возврат концентрата второго обратноосмотического фильтра и части объема концентрата первого обратноосмотического фильтра в емкость исходных вод и направление остальной части концентрата первого обратноосмотического фильтра на сброс, отличающийся тем, что в качестве источника водоснабжения используют отработанные, т.е. подвергавшиеся нагреву и воздушному охлаждению-деаэрации засоленные охлаждающие воды ядерных энергетических установок, которые после предочистки на насыпном угольном фильтре и на микрофильтре перед опреснением обратноосмотическими фильтрами направляются на умягчающий катионитовый фильтр, заполненный катионитом в Na⁺-форме, регенерацию которого при отсутствии в нем радиоактивных или химически токсичных загрязнений осуществляют раствором поваренной соли (NaCl), а при их наличии направляют отработанный катионит на кондиционирование и захоронение с возвратом в емкость исходных вод концентрата первого обратноосмотического фильтра в объеме концентрата второго обратноосмотического фильтра.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве загрузки умягчающего катионитового фильтра используют отработанный катионит обессоливающего катионитового фильтра, насыщенный катионами Na.