Способ очистки вод от сульфат-ионов и устройство для его осуществления Российский патент 2025 года по МПК C02F1/58 C01F11/46 

Область техники.

Настоящее изобретение относится к способам и устройствам для очистки вод от сульфат-ионов с осаждением гипса и может быть использовано для очистки вод в различных отраслях промышленности, в том числе нефтегазовой, горнорудной и химической.

Уровень техники.

Очистка вод от сульфат-ионов широко применяется в промышленности, в том числе в процессах очистки рудничных вод, подтоварных (пластовых) вод и оборотных вод обогатительных фабрик металлургии, химических производств.

Из уровня техники известен способ очистки сточных вод от сульфат-ионов по патенту RU 2559489 C1 (дата приоритета: 16.04.2014), в котором для очистки от сульфат-ионов проводят нейтрализацию сточной воды и введение глиноземистого цемента, при этом перед введением цемента сточную воду нейтрализуют известковым молоком до pH 10,5-12, цемент вводят в виде 5÷12,5%-ной водной суспензии и добавляют флокулянт на основе высокополимеризованного полиакриламида.

Недостатками данного способа является использование реагентов и флокулянта, что требует затрат на их приобретение, усложняет процесс, требует дополнительного емкостного парка для их подготовки и контроля дозирования.

Из уровня техники известен способ очистки сточных вод от сульфат-ионов по патенту RU 2071451 C1 (приоритет 10.01.1992), в котором для очистки от сульфат-ионов проводят обработку воды высокоосновным оксихлоридом алюминия и известковым молоком, при этом оксихлорид алюминия предварительно подкисляют ортофосфорной кислотой до рН 1,4-1,8.

Недостатками данного способа является использование реагентов, что требует затрат на их приобретение, усложняет процесс, требует дополнительного емкостного парка для их подготовки и контроля дозирования.

Из уровня техники известен способ очистки сточных вод от сульфат-ионов по патенту RU 2641930 C2 (приоритет 16.07.2015), в котором для очистки от сульфат-ионов проводят обработку воды известью и алюмосодержащим компонентом, при этом после обработки воды известью в нее добавляют количество гидроксоалюмината натрия, необходимое для эффективного связывания сульфатов, и гидроксохлорид алюминия, который в щелочной среде соосаждает сульфат и гидроксоалюминат кальция.

Недостатками данного способа является использование реагентов, что требует затрат на их приобретение, усложняет процесс, требует дополнительного емкостного парка для их подготовки и контроля дозирования.

Из уровня техники известны более простые в реализации способы удаления сульфат-ионов, которые заключаются в смешивании двух растворов, например, из уровня техники известен способ по патенту DE 833491C (приоритет 21.02.1945), в котором осуществляют смешивание раствора, содержащего сульфат-ионы, и раствора солей кальция с выпадением в осадок сульфата кальция, при этом осаждение происходит выше температуры гидратации сульфата кальция, которая обычно превышает примерно 70°Cghvbth 2, и сульфат кальция перед фильтрованием преобразуют в дигидрат путем постепенного охлаждения до температур ниже температуры гидратации.

Данный способ не раскрывает порядка последующей переработки осадка и извлечения очищенной воды.

Также из уровня техники известен способ получения гипса и гидроксида магния по заявке JP2002226211A (приоритет: 28.09.2001), в котором соединение кальция добавляют к раствору, содержащему ионы сульфата и ионы магния, раствор нагревают до температуры от 5 до 80°C для получения гипса и гидроксида магния, которые разделяют на твердую и жидкую фазы с получением гипса.

Также способ включает разделение полученной суспензии в гидроциклоне с получением гидроксида магния и гипса.

Данный способ направлен на получение гипса и гидроксида магния и не адаптирован под очистку вод.

Сущность изобретения.

Обеспечение простого промышленного способа очистки больших объемов вод от сульфат-ионов является актуальной задачей химической и нефтегазовой промышленности.

Целью настоящего изобретения является обеспечение эффективной очистки вод от сульфат-ионов, без добавления химических реагентов.

Техническим результатом, на который направлено изобретение, является эффективная очистка вод от сульфат-ионов реакцией с раствором кальция и упрощение процесса разделения продуктов реакции.

Технический результат достигается тем, что осуществляют смешивание воды, содержащей сульфат-ионы, с водой, содержащей ионы кальция, с получением гипсовой суспензии, отстаивание гипсовой суспензии в отстойнике при температуре от 30 до 90°C с получением осадка в виде гипса и очищенной воды, отведение очищенной воды из отстойника, подачу воды хотя бы через одну форсунку в слой осадка в виде гипса с получением насыщенной гипсовой суспензии, выведение насыщенной гипсовой суспензии из отстойника, подачу насыщенной гипсовой суспензии на илоотделитель и её разделение с получением гипса и вторичной очищенной воды, в качестве воды для подачи через форсунку может использоваться очищенная вода или вторичная очищенная вода, вторичная очищенная вода может подвергаться дополнительному отстаиванию с получением третичной очищенной воды, перед смешиванием воды содержащей сульфат-ионы, с водой, содержащей ионы кальция, могут осуществлять их подогрев, при этом подогрев могут осуществлять за счет тепла очищенной воды или вторичной очищенной воды, может быть использовано несколько отстойников, в каждом из отстойников могут проводить рабочий цикл, который включает: отстаивание гипса, отведение очищенной воды, получение насыщенной гипсовой суспензии, отведение насыщенной гипсовой суспензии, при этом рабочие циклы в отстойниках смещены относительно друг друга по времени, смешивание воды, содержащей сульфат-ионы, с водой, содержащей ионы кальция может осуществляться в отстойнике, перемешивание гипсовой суспензии перед её отстаиванием могут проводить с использованием мешалки или подачи воды через хотя бы в одну форсунку, вода, содержащая сульфат-ионы может представлять собой воду водозаборных скважин, а вода, содержащая ионы кальция, может представлять собой подтоварную воду.

Технический результат достигается тем, что устройство для очистки воды от сульфат-ионов включает отстойник, оборудованный устройством нагрева, линию для подачи воды с сульфат-ионами, которая соединена с отстойником, линию для подачи воды с ионами кальция, которая соединена с отстойником, хотя бы одну форсунку, размещенную в отстойнике, линию подачи промывочной воды, соединенную хотя бы с одной форсункой, линию отвода очищенной воды, соединенную с отстойником, линию отвода насыщенной гипсовой суспензии, соединенную с нижней частью отстойника, илоотделитель, соединенный с линией отвода насыщенной гипсовой суспензии; линию отвода вторичной очищенной воды, соединенную с илоотделителем, устройство для очистки воды от сульфат-ионов также может включать более одного отстойника, отстойник в составе устройства для очистки воды от сульфат-ионов может быть дополнительно оборудован мешалкой, линия отвода очищенной воды в составе устройства для очистки воды от сульфат-ионов может быть соединена с линией подачи промывочной воды, линия отвода вторичной очищенной воды в составе устройства для очистки воды от сульфат-ионов может быть соединена с линией подачи промывочной воды, линия отвода вторичной очищенной воды в составе устройства для очистки воды от сульфат-ионов может быть соединена с дополнительным отстойником, который соединяется с линией отвода третичной очищенной воды.

Технический результат достигается тем, что осуществляют смешивание воды, содержащей сульфат-ионы, с водой, содержащей ионы кальция, что обеспечивает переход сульфат-ионов в состав сульфата кальция с получением гипсовой суспензии, где жидкая фаза оказывается очищенной от сульфат-ионов.

Устройство для осуществления способа для этих целей оборудовано отстойником, линией для подачи воды с сульфат-ионами, которая соединена с отстойником, линией для подачи воды с ионами кальция, которая соединена с отстойником, что также позволяет проводить смешивание вод и реакцию в отстойнике.

Технический результат достигается тем, что осуществляют отстаивание гипсовой суспензии в отстойнике при температуре от 30 до 90°C, что позволяет обеспечить наиболее полное протекание реакции с образованием сульфата кальция и выпадением гипса в осадок.

Устройство для осуществления способа для этих целей имеет нагревательный элемент, расположенный в отстойнике.

Технический результат достигается тем, что осуществляют отведение слоя очищенной воды из отстойника, что позволяет получить очищенную воду без проведения фильтрации.

Устройство для осуществления способа для этих целей имеет линию отвода очищенной воды, соединенную с отстойником.

Технический результат достигается тем, что осуществляют подачу воды хотя бы через одну форсунку в слой осадка в виде гипса с получением насыщенной гипсовой суспензии с последующим выведением насыщенной гипсовой суспензии из отстойника, что позволяет наиболее полно провести распределение и перемешивание гипса в малом объеме воды, что позволяет наиболее полно вывести осадок из отстойника и снизить затраты воды. Такая конструкция также позволяет не использовать скребки и мешалки в конструкции отстойника.

Устройство для осуществления способа для этих целей имеет хотя бы одну форсунку, размещенную в отстойнике, линию подачи промывочной воды, соединенную хотя бы с одной форсункой, линию отвода очищенной воды, соединенную с отстойником, линию отвода насыщенной гипсовой суспензии, соединенную с нижней частью отстойника.

Технический результат достигается тем, что насыщенную гипсовую суспензию разделяют на илоотделителе с получением вторичной очищенной воды и гипса, что позволяет снизить потери воды в процессе осуществления способа и эффективно отделить гипс, использование илоотделителя вместо применения фильтрации позволяет упростить конструкцию устройства и обеспечить непрерывность процесса.

Устройство для осуществления способа для этих целей имеет илоотделитель, соединенный с линией отвода насыщенной гипсовой суспензии, также илоотделитель соединен с линией отвода вторичной очищенной воды.

Дополнительный технический результат достигается тем, что в качестве воды для подачи через форсунку может использоваться очищенная вода или вторичная очищенная вода, что позволяет снизить затраты на воду.

Устройство для осуществления способа для этих целей может быть оборудовано линией отвода очищенной воды, которая соединена с линией подачи промывочной воды.

Устройство для осуществления способа для этих целей может быть оборудовано линией отвода вторичной очищенной воды, которая соединена с линией подачи промывочной воды.

Дополнительный технический результат достигается тем, что вторичная очищенная вода может подвергаться дополнительному отстаиванию с получением третичной очищенной воды, что обеспечивает возможность её доочистки.

Устройство для осуществления способа для этих целей может иметь линию отвода вторичной очищенной воды, которая соединена с дополнительным отстойником, который соединен с линией отвода третичной очищенной воды.

Дополнительный технический результат достигается тем, что перед смешиванием воды, содержащей сульфат-ионы, с водой, содержащей ионы кальция, могут осуществлять их подогрев, что упрощает протекание реакции и обеспечение необходимой температуры на этапе отстаивания.

Дополнительный технический результат достигается тем, что подогрев воды, содержащей сульфат-ионы, и воды, содержащей ионы кальция, могут осуществлять за счет тепла очищенной воды или вторичной очищенной воды, что обеспечивает рекуперацию тепловой энергии при осуществлении способа и повышает его энергоэффективность.

Дополнительный технический результат достигается тем, что может быть использовано несколько отстойников, в каждом из отстойников могут проводить рабочий цикл, который включает: отстаивание гипса, отведение очищенной воды, получение насыщенной гипсовой суспензии, отведение насыщенной гипсовой суспензии, при этом рабочие циклы в отстойниках смещены относительно друг друга по времени, что для определенных условий позволяет обеспечить непрерывность процесса очистки вод, непрерывную подачу и вывод вод.

Устройство для осуществления способа для этих целей может включать более одного отстойника.

Дополнительный технический результат достигается тем, что смешивание воды, содержащей сульфат-ионы, с водой, содержащей ионы кальция может осуществляться в отстойнике, что позволяет исключить потребность в дополнительных проточных смесителях и реакторах.

Дополнительный технический результат достигается тем, что перемешивание гипсовой суспензии перед её отстаиванием могут проводить с использованием мешалки или подачи воды через хотя бы в одну форсунку, что обеспечивает более полное перемешивание и упрощает протекание реакции.

Устройство для осуществления способа для этих целей может иметь мешалку, размещенную в отстойнике.

Дополнительный технический результат достигается тем, что вода, содержащая сульфат-ионы может представлять собой воду водозаборных скважин, а вода, содержащая ионы кальция, может представлять собой подтоварную воду, что обеспечивает возможность реализации способа в процессе газонефтедобычи с использованием доступных ресурсов.

Описание чертежей.

Фиг. 1. Общая схема устройства.

Фиг. 2. Общая схема устройства с единым вводом-выводом для вод.

Фиг. 3. Схема устройства с тремя отстойниками.

Фиг. 4. Схема устройства с повторным использованием вод.

Фиг. 5. Схема устройства с дополнительным отстойником.

В наиболее общем виде очистку вод от сульфат-ионов по настоящему изобретению осуществляют следующим образом.

Осуществляют смешивание воды, содержащей сульфат-ионы с водой, содержащей ионы кальция, смешивание могут осуществлять в отдельной емкости путем подмеса в трубопроводе, в эжекторе, или с использованием иных методов, при этом наиболее предпочтительным вариантом смешивания является смешивание напрямую в отстойнике. Смешанный раствор выдерживают при температуре от 30 до 90°C в отстойнике, при этом образуется твердая фаза в виде сульфата кальция, распределенная в объеме воды, раствор переходит в состояние гипсовой суспензии.

Реакция протекает следующим образом:

Ca²⁺ + SO₄^2- = CaSO₄

Полученная суспензия отстаивается в отстойнике с получением осадка в виде гипса и очищенной воды, слой очищенной воды выводится из отстойника в качестве очищенной от сульфат-ионов воды.

В слой осадка в виде гипса подают поток воды через хотя бы одну форсунку, за счет чего происходит формирование насыщенной гипсовой суспензии, при этом она одновременно перемешивается этим потоком.

В наиболее предпочтительном варианте используется группа форсунок, расположенных так, чтобы поток воды контактировал с наибольшим объемом гипсового слоя, также направление потоков воды из форсунок может быть подобрано так, чтобы насыщенная гипсовая суспензия перемешивалась с образованием спирально закрученного потока, что обеспечивает лучшее выведение насыщенной суспензии через трубопровод.

Полученный объем насыщенной гипсовой суспензии выводится из нижней части отстойника и подается на илоотделитель.

В илоотделителе проводится разделение с получением гипса, который выгружают и вторично очищенной воды, которая может быть использована повторно.

Процесс очистки вод может осуществляться непрерывно за счет разделения гипсовой суспензии на слои в отстойнике, так верхний слой всегда будет содержать вновь смешанные воды, содержащие сульфат-ионы и ионы кальция, а по мере движения к нижним слоям содержание гипса в гипсовой суспензии будет расти, нижний слой будет представлять собой гипсовый осадок, который будет выводится по мере накопления.

Также непрерывность процесса может быть обеспечена за счет использования нескольких отстойников, которые используются параллельно, но их работа осуществляется со смещением технологического цикла относительно друг друга, например, этап подачи вод на смешивание в первом отстойнике будет происходить одновременно с выводом насыщенной гипсовой эмульсии из последнего и т.д., что позволяет обеспечить непрерывную подачу вод на смешивание и вывод очищенных вод из устройства, при этом роль градиента разделения суспензии в отстойнике снижается, т.к. возможна продолжительная выдержка суспензии в отстойнике.

Очищенная вода и вторичная очищенная вода могут применяться для подачи в слой гипсового осадка с получением насыщенной гипсовой суспензии.

Вторичная очищенная вода может подвергается дополнительному отстаиванию с получением третичной очищенной воды, которая может быть использована для сторонних целей.

Поддержание заданной температуры может осуществляться в т.ч. за счет подогрева исходных потоков вод, поступающих на смешивание, в т.ч. за счет использования тепла от выводимой очищенной или вторичной очищенной воды с использованием теплообменников.

Для дополнительного перемешивания суспензии и проведения реакции возможно дополнительно использовать мешалку в отстойнике.

Представленный способ наиболее актуален для условий газонефтедобывающих предприятий Сибири.

Так для подпитки системы поддержки пластового давления применяют воды, извлекаемые из водозаборных скважин, которые часто имеют значительное содержание сульфат-ионов и потому требуют предварительной очистки.

При этом в процессе газонефтедобычи также получают подтоварную (пластовую) воду, выкачиваемую вместе с нефтью, которая богата кальцием.

Так процесс очистки воды для системы поддержки пластового давления возможно проводить путем её смешивания с указанной подтоварной (пластовой) водой по описанному выше способу.

Для осуществления способа в таких условиях отсутствует необходимость в применении сторонних реагентов, это также позволяет утилизировать подтоварную (пластовую) воду.

Также отсутствует необходимость в подготовке растворов, все необходимое присутствует на участке добычи.

В наиболее общем виде схема устройства для осуществления способа представлена на Фиг. 1 и включает: отстойник (1), оборудованный устройством нагрева (2); линию для подачи воды с сульфат-ионами (3); линию для подачи воды с ионами кальция (4); форсунка (5); линия подачи промывочной воды (6), линия отвода очищенной воды (7), линия отвода насыщенной гипсовой суспензии (8), илоотделитель (9), линия отвода вторичной очищенной воды (10).

В процессе работы устройства вода, содержащая сульфат-ионы, по линии для подачи воды с сульфат-ионами (3) направляется в отстойник (1), вода, содержащая ионы кальция, по линии для подачи воды с ионами кальция (4) направляется в отстойник (1), в отстойнике (1) происходит подогрев воды и поддержание температуры за счет устройства нагрева (2), протекает реакция с выпадением гипса в осадок, очищенная вода выводится по линии отвода очищенной воды (7) из отстойника (1).

Промывочная вода поступает по линии подачи промывочной воды (6) в форсунку (5), в результате гипсовый осадок перемешивается с формированием насыщенной гипсовой суспензии, которую выводят по линии отвода насыщенной гипсовой суспензии (8) в илоотделитель (9), где насыщенная гипсовая суспензия разделяется на гипс и вторичную очищенную воду, которая выводится из илоотделителя (9) по линии отвода вторичной очищенной воды (10).

Насосы и запорная арматура на фигурах не показана.

При практической реализации устройства линия подачи воды с сульфат-ионами (3), линия для подачи воды с ионами кальция (4), линия отвода очищенной воды (7) могут быть соединены с отстойником (1) через один трубопровод, как это представлено на Фиг. 2.

Устройство может быть выполнено с несколькими отстойниками, как показано на Фиг. 3, где указано 3 отстойника: 1-1, 1-2, 1-3 соответственно.

При этом отстойники будут включать устройства нагрева: 2-1, 2-2, 2-3 соответственно и форсунки: 5-1, 5-2, 5-3 соответственно.

Для дополнительного перемешивания исходных вод и получения насыщенной эмульсии отстойник (1) может быть дополнительно снабжен мешалкой.

Для снижения расхода промывочной воды на получение насыщенной гипсовой эмульсии из гипсового осадка возможно применение получаемой в процессе очищенной воды и/или вторичной очищенной воды, подобная схема приведена на Фиг. 4, где линия отвода очищенной воды (7) и линия вторичной очищенной воды (10) соединена с линией подачи промывочной воды (6).

Устройство может быть выполнено по схеме, указанной на Фиг. 5, и включать дополнительный отстойник (11) и линию отвода третичной очищенной воды (12), при этом линия отвода вторичной очищенной воды (10) соединена с дополнительным отстойником (11), который соединен с линией отвода третичной очищенной воды (12).

Указанное устройство может быть реализовано с использованием заявленных элементов, но не ограничена ими.

Для более подробного раскрытия сущности изобретения приведены примеры его осуществления.

Пример 1.

Проводили очистку воды от сульфат-ионов, которая имела содержание сульфатов 4,3 г/л, содержание ионов кальция 2,8 г/л, остальные компоненты включали в себя ионы хлоридов, натрия, магния, объем воды составил 5 м³/час.

Устройство для осуществления очистки было смонтировано согласно схеме, указанной на Фиг. 1, и включало: отстойник (1), оборудованный устройством нагрева (2); линию для подачи воды с сульфат-ионами (3); линию для подачи воды с ионами кальция (4); форсунка (5); линия подачи промывочной воды (6), линия отвода очищенной воды (7), линия отвода насыщенной гипсовой суспензии (8), илоотделитель (9), линия отвода вторичной очищенной воды (10).

В качестве раствора, содержащего ионы кальция, для осуществления очистки с формированием гипсовой суспензии использовали воду, которая включала в свой состав: 148 г/л ионов кальция, 0,25 г/л сульфат ионов, остальные компоненты включают в себя ионы хлоридов, натрия, магния, данный раствор использовался в объеме 5 м³/час.

Исходную воду, богатую сульфат-ионами направляли по линии для подачи воды с сульфат-ионами (3) в отстойник (1), воду, содержащую ионы кальция, по линии для подачи воды с ионами кальция (4) также направляли в отстойник (1). Температуру в отстойнике поддерживали на уровне 30°C с использованием устройства нагрева (2), отстаивание осуществляли в течении 60 минут.

После отстаивания очищенную воду сливали из отстойника (1) по линии отвода очищенной воды (7).

Очищенная таким образом вода включала в свой состав: содержание сульфата ионов от 0,581 до 0,068 г/л таким образом происходило снижение концентрации сульфат ионов более чем в 5 раз с учетом разбавления.

Оставшийся в отстойнике (1) гипсовый осадок обрабатывали потоком промывочной воды, поступающей по линии подачи промывочной воды (6), из форсунки (5), которая была установлена внутри отстойника (1), за счет чего образовывалась и перемешивалась насыщенная гипсовая суспензия, которая отводилась из отстойника (1) по линии отвода насыщенной гипсовой суспензии (8) в илоотделитель (9) где насыщенная гипсовая суспензия разделялась на гипс и вторичную очищенную воду, вторичная очищенная вода выводилась из илоотделителя (9) по линии отвода вторичной очищенной воды (10).

Отделенный в илоотделители гипс выгружался в качестве побочного продукта.

В результате проведения очистки из воды были успешно удалены сульфат-ионы.

Применение форсунки в отстойнике позволило наиболее полно вывести гипсовый осадок из отстойника и снизить расход промывочной воды, по сравнению с простой отмывкой отстойника.

Полученная в процессе вторично очищенная вода также может быть использована в качестве воды, очищенной от сульфат-ионов.

Применение илоотделителя позволило отказаться от фильтров, требующих регулярного обслуживания.

Пример 2.

Проводили очистку воды от сульфат-ионов аналогично Примеру 1 с тем отличием, что температуру в отстойнике поддерживали на уровне

90°C, что позволило ускорить протекание реакции и снизить время на протекания реакции и отстаивание до 20 минут.

При этом также повысилась степень очистки от сульфат ионов.

Так очищенная вода включала в свой состав сульфаты в количестве от 0,211 до 0,092 г/л.

Пример 3.

Проводили очистку воды от сульфат-ионов аналогично Примеру 1 с тем отличием, что температуру в отстойнике поддерживали на уровне

60°С, при этом в отстойнике применялась группа форсунок, расположенных так, чтобы поток воды контактировал с наибольшим объемом гипсового слоя, также направление потоков воды из форсунок было подобрано так, чтобы насыщенная гипсовая суспензия перемешивалась с образованием спирально закрученного потока, который поступал в линию отвода насыщенной гипсовой суспензии (8).

Применение такого температурного режима в отстойнике позволило сократить время протекания реакции отстаивания до 40 минут.

Конфигурация форсунок позволила снизить расход промывочной воды на 20-30%, относительно расхода промывочной воды в Примере 1.

Пример 4.

Проводили очистку воды от сульфат-ионов аналогично Примеру 3 с тем отличием, что в качестве промывочной воды для подачи через форсунки в слой гипсового осадка использовалась очищенная вода, полученная в результате осуществления очистки.

Это позволило снизить затраты на воду и в процессе работы устройства отказаться от подвода дополнительно воды, что обеспечило автономность процесса.

Пример 5.

Проводили очистку воды от сульфат-ионов аналогично Примеру 3 с тем отличием, что в качестве промывочной воды для подачи через форсунки в слой гипсового осадка использовалась вторичная очищенная вода, полученная в результате осуществления очистки.

Это позволило снизить затраты на воду и в процессе работы устройства отказаться от подвода дополнительно воды, что обеспечило автономность процесса.

Пример 6.

Проводили очистку воды от сульфат-ионов аналогично Примеру 5 с тем отличием, что в вторичная очищенная вода подвергалась дополнительному отстаиванию в отдельном отстойнике, что позволило провести её дополнительную очистку.

Пример 7.

Проводили очистку воды от сульфат-ионов аналогично Примеру 3 с те отличием, что перед смешиванием воды, содержащей сульфат-ионы, с раствором, содержащей ионы кальция, осуществлять их подогрев до 60°С, что упростило поддерживание необходимой температуры на этапе отстаивания.

Пример 8.

Проводили очистку воды от сульфат-ионов аналогично Примеру 7 с те отличием, что подогрев исходных вод до 60°С осуществлялся за счет теплообменника, который нагревался за счет тепла очищенной воды, что обеспечивало рекуперацию тепловой энергии при осуществлении способа и повысило его энергоэффективность.

Пример 9.

Проводили очистку воды от сульфат-ионов аналогично Примеру 7 с те отличием, что подогрев исходных вод до 60°С осуществлялся за счет теплообменника, который нагревался за счет тепла вторичной очищенной воды, что обеспечивало рекуперацию тепловой энергии при осуществлении способа и повысило его энергоэффективность.

Пример 10.

Проводили очистку воды от сульфат-ионов аналогично Примеру 3, с тем отличием, что использовали 5 отстойников, включенных в систему параллельно, где в каждом отстойнике проводилось смешивание и очистка вод от сульфат-ионов, при этом рабочие циклы в каждом отсойнике протекали со смещением относительно друг друга по времени, что для определенных позволило обеспечить непрерывность процесса очистки вод, непрерывную подачу и вывод вод.

Пример 11.

Проводили очистку воды от сульфат-ионов аналогично Примеру 3, с тем отличием, что отстойник дополнительно был оборудован мешалкой, что ускорило протекание реакции за счет дополнительного перемешивания.

Пример 12.

Проводили очистку воды от сульфат-ионов аналогично Примеру 3, с тем отличием, что на этапе смешивания вод в отстойнике осуществляли подачу промывочной воды из форсунки, что ускорило протекание реакции за счет дополнительного перемешивания.

Пример 13.

Проводили очистку воды от сульфат-ионов аналогично Примеру 1, с тем отличием, что воды поступали на реакцию в отстойник непрерывно, также непрерывно осуществлялось выведение очищенной воды и гипсового осадка. Эффект достигался за счет расслоения гипсовой эмульсии на горизонтальные слои в отстойнике с увеличением концентрации гипса от верхних слоев к нижним. Таким образом процесс осуществлялся непрерывно.

Пример 14.

Проводили очистку воды от сульфат-ионов аналогично Примеру 3, с тем отличием, что в качестве воды, содержащей ионы кальция использовали подтоварную (пластовую) воду, выкачиваемую вместе с нефтью, которая включала 101,20 г/л ионов кальция, 0,14 г/л сульфат ионов, остальные компоненты включают в себя ионы хлоридов, натрия, магния, данный раствор использовался в объеме 5 м³/час.

В качестве воды, богатой сульфат-ионами, использовали воду, извлекаемую из водозаборных скважин, которая имела содержание сульфатов 4,95 г/л, содержание ионов кальция 1,7 г/л, остальные компоненты включают в себя ионы хлоридов, натрия, магния, объем воды составил 5 м³/час.

Очистку воды от сульфат-ионов проводили путем её смешивания с указанной подтоварной (пластовой) водой по описанному выше способу.

Для осуществления способа в таких условиях отсутствовала необходимость в применении сторонних реагентов, это также позволило утилизировать подтоварную (пластовую) воду.

Очищенная таким образом вода включала в свой состав сульфат ионы от 0,581 до 0,198 г/л таким образом происходило снижение концентрации сульфат ионов.

Очищенные воды использовали для подпитки системы поддержки пластового давления.

Настоящее изобретение относится к способам и устройствам для очистки вод от сульфат-ионов с осаждением гипса и может быть использовано для очистки вод в различных отраслях промышленности, в том числе нефтегазовой, горнорудной и химической. Способ включает смешивание воды, содержащей сульфат-ионы, с водой, содержащей ионы кальция, с получением гипсовой суспензии. Далее осуществляют отстаивание гипсовой суспензии в отстойнике при температуре от 30 до 90°С с получением осадка в виде гипса и очищенной воды. Очищенную воду отводят из отстойника. Хотя бы через одну форсунку в слой осадка в виде гипса подают воду с получением насыщенной гипсовой суспензии. Выделяют насыщенную гипсовую суспензию из отстойника. Подают насыщенную гипсовую суспензию на илоотделитель и разделяют ее с получением гипса и вторичной очищенной воды. Технический результат - эффективная очистка вод от сульфат-ионов реакцией с раствором кальция и упрощение процесса разделения продуктов реакции. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил., 14 пр.

1. Способ очистки вод от сульфат-ионов, включающий: смешивание воды, содержащей сульфат-ионы, с водой, содержащей ионы кальция, с получением гипсовой суспензии; отстаивание гипсовой суспензии в отстойнике при температуре от 30 до 90°С с получением осадка в виде гипса и очищенной воды; отведение очищенной воды из отстойника; подачу воды хотя бы через одну форсунку в слой осадка в виде гипса с получением насыщенной гипсовой суспензии; выведение насыщенной гипсовой суспензии из отстойника; подачу насыщенной гипсовой суспензии на илоотделитель и её разделение с получением гипса и вторичной очищенной воды.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве воды для подачи через форсунку используется очищенная вода или вторичная очищенная вода.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вторичная очищенная вода подвергается дополнительному отстаиванию с получением третичной очищенной воды.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед смешиванием воды, содержащей сульфат-ионы, с водой, содержащей ионы кальция, осуществляют их подогрев.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что подогрев осуществляют за счет тепла очищенной воды или вторичной очищенной воды.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используется несколько отстойников, в каждом из отстойников проводят рабочий цикл, который включает: отстаивание гипса, отведение очищенной воды, получение насыщенной гипсовой суспензии, отведение насыщенной гипсовой суспензии, при этом рабочие циклы в отстойниках смещены относительно друг друга по времени.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что смешивание воды, содержащей сульфат-ионы, с водой, содержащей ионы кальция, осуществляется в отстойнике.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что проводят перемешивание гипсовой суспензии перед её отстаиванием с использованием мешалки или подачи воды через хотя бы одну форсунку.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вода, содержащая сульфат-ионы, представляет собой воду водозаборных скважин, а вода, содержащая ионы кальция, представляет собой подтоварную воду.

10. Устройство для очистки воды от сульфат-ионов, включающее: отстойник, оборудованный устройством нагрева; линию для подачи воды с сульфат-ионами, которая соединена с отстойником; линию для подачи воды с ионами кальция, которая соединена с отстойником; хотя бы одну форсунку, размещенную в отстойнике; линию подачи промывочной воды, соединенную хотя бы с одной форсункой; линию отвода очищенной воды, соединенную с отстойником; линию отвода насыщенной гипсовой суспензии, соединенную с нижней частью отстойника; илоотделитель, соединенный с линией отвода насыщенной гипсовой суспензии; линию отвода вторичной очищенной воды, соединенную с илоотделителем.

11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что оно включает более одного отстойника.

12. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что отстойник дополнительно оборудован мешалкой.

13. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что линия отвода очищенной воды соединена с линией подачи промывочной воды.

14. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что линия отвода вторичной очищенной воды соединена с линией подачи промывочной воды.

15. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что устройство дополнительно включает дополнительный отстойник и линию отвода третичной очищенной воды, при этом линия отвода вторичной очищенной воды соединена с дополнительным отстойником, который соединен с линией отвода третичной очищенной воды.