Способ обработки воды Советский патент 1984 года по МПК C02F9/10 C02F1/04 C02F1/38 C02F9/10 C02F9/10 C02F101/10 C02F103/16 

Изобретение относится к водоподгбтовке и очистке сточных .вод и может быть использовано в металлургической, химической промышленности, энергетике и других отраслях наводного хозяйства.

Сточные воды, подлежащие обработке, должны содержать в своем составе в качестве основных компонентов соли NajSO и NaC или компоненты, которые в результате соответствующей обработки могут быть переведены в эти соли.

К таким водам относятся продувочные воды парогенераторов, питаемых химоочищенной водой, стопные воды ионоог5меяных обессоливающих установок , в ряде случаев сточные воды травильных отделений. Эти воды характеризуются высокой минерализацией, сброс их в естественные водоемы недопустим, в связи с чем целесообразна полная комплексная обработка их с. извлечением солей.в виде продуктов, пригодных к утилизации.

Известен способ обработки прсмыщлённых сточных вод, включающий обработку их соляной кислотой или щелочью в зависимости от рН среды, осветление, фильтрацию, подогрев, деаэрацию и упаривание l.

Недостатками способа являются

невозможность извлечения солей в виде товарных -продуктов, а также наличие отходов в виде твердых, растворимых в. воде солей, загрязняющих окружающую среду.

Известен способ переработки сточных вод ТЭЦ, включающий трехстадийное концентрирование, при этом на первой стадии концентрирования проводят упаривание сточной воды с получением дистиллята и кубового остатga, содержащего 8, 4% Na2SO4 и 17% NaCE; на второй - упаривание кубового остатка с получением дистиллята и суспензии Naj5Од, отстаивание суспензии, центрифугирование сгущенной. суспензии с отделением соли от маточника; на третьей - упаривание с получением дистиллята и суспензии всех остальных, присутствующих

в растворе солей, отстаивание суспензии, центрифугирование сгущенной суспензии с отделением твердой фазы от маточника, причем на упаривание подают воду, полученную в результате смещения маточника после отстаивания и центрифугирования на второй и третьей стадиях концентрирования 2. . .

Недостатками способа являются неполное извлечение солей в виде товарных продуктов (извлекают в виде товарного -продукта только частично соль Ма25О) и загрязнение окружающей среды отходами солей, хорошо растворимых в воде.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ обработки продувочных вод парогенераторов, включающий трехстадийное концентрирование, причем на первой стадии проводят упаривание без кристагллизации, на второй - до концентрации солей, не превышающей эвтониуескую, с выделением кристаллов , на третьей стгщии проводят упаривание при температуре на 30-80°С ниже, чем на второй, также до концентрации солей, не превышающей эвтоническую, маточный раствор после отделения-соли NaC воэвращают на вторую стадию. Причем после первой стадии упаренную воду обрабатывают серной или соляной кислотой до рН 6-8, отстаивают, отделяют осадок кремниевой кислоты, фильтрат смешивают с осветленной водой, декарбонизируют и подают на вторую стадию 3 J. ..

Однако известный способ характеризуется сложностью технологического процесса на стадиях разделения солей на утилизируемые продукты за счет трудности контроля и регулирования процесса разделения, так как эвтоничеекие концентрации на этих стадиях отличаются мало.

Например, при упаривании на второй стадии при эвтоническая концентрация составляет,%: itiaCP 26,17, Na25O4 4,19, при упаривании натретьей стадии при 6 О С эвтоническая концентрация составляет,.%: Насе 25,07, .4.,74.

Контроль и рег1 лирование процесса упаривания должен обеспечить упаривание на каждой стадии до концентрации солей, не превышающей эвтоническую, что достаточно трудно, так как физические свойства растворой,(плотность, вязкость и др.) практически не отличаются, а определение концен.трации указанных солей химическим анализом продолжительно во времени.

Недостатком также является пониженная экономичность процесса, связанная со значительным объемом маточного раствора, рециркулируемого после третьей.стадии концентрировани в 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 у1;1аривание без кристаллизации солей, на второй - с выделением кристаллов соли Na2SO4, маточный раствор на третьей стадии ко центрируют в две ступени охлаждением от 32 до , с последующим отАел нием образовавшихся кристаллов мирабилита (NajSO -lO Нг,0) , и концент рированного раствора NaCP, Причем мирабилит возвращают на вторую стадию концентрирования. На первой сту пени охлаждения в качестве охлаждающего агента используют осветленную воду после второй ступени охлаждения. Часть суспензии мирабилита после второй ступени охлаждения возвращают на первую ступень охлаждения. На второй стадии концентрировани упаривание целесообразно производить до такой концентрации солей, при которой исключается выпадение в осадок соли NaCf 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. Кон1роль и регулирование на третьей стадии осуществляют по температуре охлаждения раствора. При упаривании раствора до koнцeнтpaции выше эвтонической на стадии охлаждения в осадок , кроме мирабилита, выпасть и часть соли NaC, что не ока1кет влияния на ухудшение качества концентрированного раствора NaCE, а повлечет за собой только увеличение рециркуляции. На третьей стадии концентрирования охлаждение можно производить при различных температурах, целесообразно при более низких, так как в этом случае в раст воре будет ниже остаточная концентра ция NagSO, что повлечет за собой уменьшение расхода реагента на доочистку. Охлаждение выше 32С невозможно, так как концентрирование на третьей стадии происходит за счет удаления воды из раствора с кристаллами сульфата натрия, выделяющегося в осадок в виде мирабилита , 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 до минусовой температуры вызвана стремлением получить раствор l4aCt с минимальн1 м содержанием сульфата натрия, -что диктуется, во-первых, целесообразностью сокращения дорогостоящего реагента BaCt на доочистку раствора от сульфата натрия, во-вторых, целесообразностью сокращения нерастворимого осадка BaSO, направляемого на захоронение. Содержание . в растворе уменьшается с понижением температуры. При температуре ниже охлаждение вести нежелательно, так как при этом происходит льдообразование. Возврат льда вместе с осадком на доупаривание, как предусмотрено технологией, нецелесообразен, так как снижает экономичность процесса переработки. Кроме этого, возможно льдообразование на теплообменной поверхности, что также влечет за собой снижение экономичности процесса переработки. Таким образом, на третьей стадии концентрирования охлаждение может быть произведено при следующем температурном интервале: от 32 до -20°С, наиболее целесообразно вести процесс при более низких, минусовых, температурах, но не ниже , Предложенный способ осуществляют следующим образом. Исходную воду направляют на обра.ботку для приведения состава к системе Na ao -Nace-Н О. Обработанную воду подают на первую стадию концентрирования, где проводят упаривание до равновесной концентрации солей, не допуская кристаллизации. Упаренную воду направляют на вторую стадию концентрирования, где упаривают до концентрации, не превышающей эвтоническую, с выделением кристаллов HaySO. Кубовый остаток (суспензию ) направляют на отстаивание, после чего сгущенный осадок подают на центрифугирование, в результате которого после отмывки конденсате вторичного пара получают товарный продукт Na2SO и маточный раствор (фугат), возвращаемый на вторую стадию концентрирования. Осветленный маточный раствор после второй стадии концентрирования подают на первую ступень охлаждения третьей стадии концентрирования, которое проводят осветленным маточным раствором после втррой 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 подогретый раствор направляют на доочистку от сульфат-иона. Доочистку проводят ВаСЕ . Обработанный раствор (суспензию) направляют на отстаивание, в .

результате чего йолучают очищенный раствор NaCF, пригодный к утилизации и нерастворимый осадок Ва&О, направляемый на использование или захоронение.

В предложенном спс)собе обработка сточных вод, для приведения их состава к системе Na,jSO -NaCt-H O может быть произведена до первой стадии концентрирования или после нее, в дав;исимости от вида сточных вод. Жесткие, .накипеобразующие. сточные воды обрабатывают перед упариванием, сточные воды, не образующие накипь, обрабатывают после первой стадии концентрирования.

П р и м .е р. Продувочные воды испарителей , содержащие,%: N aCt 2,4, Ма25°4 2,42, NaOH 0,048, NaoCOj 0,0425, а NO.Si030241, Na3P04 0,001 Э количестве 30 т/ч при 126°С подают на первую стадию концентрирования, где упаривают с получением 23,95 т/ч дистиллята и 6,05 т/ч упаренного раствора (кубового остатка) со следующим составом, %: NaC 12,2, NajSO 12, NaOH 0,238, NajCO, 0,21, Naj 0,12, 0,05.

Упаренный раствор охлаждают до , а затем вводят 0,169 т/ч 20%ной серной кислоты для нейтрализации его до рН 6-8. При этом из выделяется в осадок кремниевая кислота в количестве 4,1 кг/ч, а жидкая фаза имеет следующий состав, %: NagSO 12,48, HaCt 11,9, NajSiO 0,0154, 0,0047 (в насыщенном растворе Na2SO4 12,5), т.е. в результате упаривания и последующей обработки кубового остатка кислотой не достигают предела растворимс сти по NajSQ, не допускают ее кристаллизации.

Упаренный раствор после обработки в количестве 6,22 т/ч подают на вторую стадию концентрирования, где производят упаривание до концентрации не превышающей эвтоническую, с кристаллизацией Na25Qij . 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 Na25O4 в виде товарного и

0,384 т/ч жидкой фазы, возвращаемой на вторую стадию концентрирования. Осветленную воду в количестве 3,968 т/ч, содержащую,%: КаСВ 18,65, NajSO. 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 воду после второй стёщии концентрирования упариванием охлаждают за счет холода осветленной воды после второй ступени охлаждения (до ) в противоточном теплообменнике. При этом ив раствора выделяются кристаллы мирабилита ( «10 ), образовавшуюся суспензию подают на вторую ступень охлаждения; где производят охлаждение от внешнего источника холода до -20с, при этом также происходит вьзделение из раствора Кристаллов Na2S04 10 2(3 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 Ма25О4- , возвращаемого на вторую ступень концентрирования упариванием, при 5-10% его количества подают на первую ступень охлаждения для интенсификации процесса кристаллизации (образования центров кристаллизации).

Осветленную воду после первой 5 ступени охлаждения, где она подогревается до 70 € за. счет тепла освет(ленного маточного раствора после второй стадии концентрирования упариванием, направляют на доочистку 0 хлористым барием, количество которого составляет 11,3 кг/ч.

Обработанную воду (суспензию) на правляют на отстаивание от выпавшего в осадок BaSO4. В результате раз5 деления жидкой и твердой фаз получают 3,2 т/ч раствора NaCE, 23,1% концентрации, направляемого на использование и 18,0 кг/ч сюадка ВаЗСХ , направляемого на захоронение или использование.

Результаты обработки сточных вод предложенным способом представлены в таблице.

Первая стадия концентрирования 3Q,0 6,05

Обработка серной кислотой и декарбонизация - Вторая стадия

концентрирования 7,372 5,12

Третья стадия -концентрирования

3,968 , 3,968 (охлаждение)

23,95

4,1

0,768 .

2,252

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВОДЫ, включающий обработку трехстадийным концентрированием, причем на первой стадии проводят упаривание без кристаллизации солейj на второй - с выделением кристаллов соли . , .о т л и ч а юлщ и и с я тем, что, с целью упрощения технологии и повышения экономичности, маточный раствор на третьей стадии концентрируют в две ступени охлаждением от 32 до с последующим отделением образовавшихся кристаллов мирабилита (NajSO4-ЮНгО) и концентрированного раствора NaCE. 2.Способ по п. 1, отличающийся T&t, что мирабилит возвра-§ щают на вторую стадию коицентриро- вания. 3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что на первой ступени охлгикдения в качестве охлаждающего агента используют осветлен- 2 ную воду после второй ступени ох- лаждения.4.Способ по п. 1 - 3, о т л ичающийся тем, что на третьей стадий концентрирования часть сузпен 3ИИ мирабилита после второй ступени охлаждения рециркулируют.

Первая стадия концентрирования

Обработка серной кислотой и декарбонизация

Вторая стадия концентрирования

Третья стадия

концентрирования

охлаждение Об1цее количество раствора до и пос изменяется. После охлаждения образ концентрируется за счет удаления в видрата -10 Н2О. Использование предложенного способа позволяет упростить технологию переработки сточных вод, связанную с упрощением контроля и регулирования процесса переработки, достигаемого за счет того, что значительно расширен диапазон концентраций между упаренной водой и эвтонИческой тонкой на второй стадии концентрирования, что позволяет осуществлять контроль простой операцией - измерением плотПродолжение таблицы

0,169 3,2

11,3 18,0 онцентрирования охлаждением не я суспензия, жидкая фаза которой , идущей на образование кристаллоиости раствора, на третьей стадии коицентри рования контроль осуществляют также простой операцией измерением температуры раствора; повысить экономичность процесса переработки, достигаемую за счет сокращения количества рецИркулируемого раствора, связанного с затратами на оборудование, электроэнергию, а также за счет ведения процесса охлаждения на третъей стадии концентрирования в две ступени с использованием холода осНетленной воды после второй ступени охлаждения. В известнс способе количество рециркулируемого раствора составляет 5 7,6 т/ч, в предлагаемом - 1,536 т/ч т.е. в 5 раз меньше. Предложенный способ предусматривает полную комплексную переработку сточных вод и предотвращение загрязнения окружающей среды.