Способ ионообменной денитрификации воды Советский патент 1993 года по МПК C02F1/42 

Изобретение относится к обработке воды ионным обменом и может «быть использовано в практике хоз-питьевого водоснабжения.

Целью изобретения является сокращение расхода реагентов, и удешевление процесса за.счет сброса минерализованных сточных вод.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе ионообменной денит- рификации воды, включающем С1-аниони- рование, обработку ведут в три стадии: на первой Н-катионированием до проскок а бикарбонатов, на второй - Na-CI или Оппонированием до проскока сульфатов, на

третьей - Cl-анионированием для проскока нитратов, при этом отработанные регенера- ционные растворы 1-й и 2-й стадий обрабатывают с выделением сульфата кальция и направляют на приготовление регенерационного раствора. Регенерацию анионита 3-й стадии обработки воды ведут насыщенным раствором поваренной соли с отделением отработанного регенерационного раствора. 8 смежных областях науки и техники известного технического решения с признаками обработки воды в три стадии: на первой Н-катионированием до проскока бикарбонатов, на второй Na-CI или Cl-ионированием до проскока сульфатов, на

со со

ь

00

ел

со

третьей - Cl-анионированием до проскока нитратов при обработке отработанного ре- генерационного раствора 1-й и 2-й стадий с выделением сульфата кальция с последующим использованием для приготовления регенерационного раствора не обнаружено.

Способ осуществляется следующим образом.

Исходную воду обрабатывают в три стадии. На первой стадии воду фильтруют на Н-катионитовом фильтре до проскока би- карбонтов. Происходит удаление из этой во- ды бикарбоната кальция и магния. Регенерацию Н-кэтионитового фильтра ведут серной кислотой. Отработанный регенерационный раствор, содержащий CaSO-q и MgSCM обрабатывают известью с выделением сульфата кальция в твердом виде:

MaS04 + Са(ОН)2 CaSCM+ Mg(OH)2l. При содержании в растворе избыточной серной кислоты происходит её нейтрализация с выделением сульфата кальция: H2S04 + Са(ОН)2 CaS04 + 2H20.. При различных вариантах технологии, а также в зависимости от качества исходной воды обработка отработанного регенерационного раствора может производится без известкования, т.е. без удаления ионов Мд2+, путем осаждения избыточного сульфата кальция.

Раствор после обработки используют для приготовления регенерационного раствора серной кислоты.

На второй стадии обработки воду попускают через Na-Cl или Ct-ионитовый фильтр до проскока сульфатов. При этом из обрабатываемой воды удаляют сульфаты (при №- Cl-ионирования также Са + и Мд +). В обработанной воде на выходе фильтра будут содержаться преимущественно хлориды и нитраты. Отработанный регенерационный раствор Ci-анионитового фильтра, содержащий Na2S04 и NaCI, обрабатывают хлористым кальцием с выделением сульфата кальция:

Na2S04 + CaCIs i CaSO/i + 2NaCI. При использовании Na-Cl-ионитового фильтра в отработанном регенерационном раствдре будут содержаться ионы: Са2+. Mg2 Na+. SO/j , СГ. Этот раствор обрабатывают известью с выделением сульфата кальция и гидроокиси магния:

MgSOo + Са(ОН)2 CaS04$ + Mg(OH)2i

Растворы после обработки доукрепля- ют технической поваренной солью и используют для последующих регенераций фильтров.

На третьей стадии обработки воду, содержащую преимущественно хлориды л

нитраты, пропускают через С1-анионитовый фильтр до проскока нитратов. В обработанной воде будут содержаться преимущественно хлориды. Заработанный фильтр

регенерируют насыщенным раствором поваренной соли. В процессе регенерации отделяют отработанный регенерацмонный раствор, который содержит хлористый иа- трийи нитрат натрия. При этом вышеуказанные условия регенерации, фильтра обеспечивают высокие концентрации указанных компонентов в отработанном реге- нерационом растворе, что облегчает последующую его утилизацию. Утилизация

5 раствора возможна в 2-х вариантах: применение в сельском хозяйстве в качестве жидкого азотного удобрения или выпаривание с разделением солей. В последнем случае хлористый натрий возвращают на регенера0 цию фильтров, а кристаллический нитрат натрия реализуют потребителям.

Пример 1. На обработку подается вода следующего качества, мг-экв/л: Са 4.0, Мд21 0,57, Na+ 0.5, НСОз 1,8.

5 S042 - 0,94, CU 0,8, МОз 1,53.

Эту воду обрабатывают в три стадии. На первой стадии воду пропускают через Н-ка- тионитовый фильтр до проскока бикарбонатов в усредненном фильтрате 0,2 мг-экв/л.

0 При этом содержание Са2 в фильтрате снижается до 2,4 мг-экв/л. Отобранный регенерационный раствор Н-катионитового фильтра обрабатывают путем перемешивания и отстаивания (с выделением кристалли5 ческого сульфата кальция, после чего этот раствор используют для приготовления регенерационного раствора серной кислоты. На второй стадии воду попускают через Cl-анионитовый фильтр до проСкокасульфа0 тов. Содержание анионов в обработанной воде будет следующее, мг-экв/л: НСОз 0,2, S042 следы, СГ 1,74, МОз 1.53, Отработанный регенерационный раствор Cl-энионитового фильтра обрабатывают

5 хлористым кальцием с выделением сульфата кальция. После обработки раствор, содержащий преимущественно хлористый натрий, используют для последующих регенераций фильтров.

0 На третьей стадии воду пропускают через Cl-анионитовый фильтр, работающий в режиме удаления .нитратов. Фильтр отключают на-регенерацию при достижении концентрации нитратов в усредненном

5 фильтрате 0,45 мг-экв/л, при этом содержание хлоридов составляет 2,82 мг-экв/л при практическом отсутствии других анионов.

Обработанная вода удовлетворяет требованиям ГОСТа 2874-82 на питьевую воду. Согласно указанного ГОСТа содержание

нитратов в питьевой воде не должно превышать 45 мг/л (0,726 мг-экв/л), хлоридов - 350 мг/л (9,86 мг-экв/л}.

Фильтр третьей стадии обработки воды регенерируют насыщенным раствором поваренной соли. Отделяемый отработанный регенерационный раствор содержит 80 г/л нитрата натрия и 100 г/л хлористого натрия. Этот раствор упаривают с разделением кристаллических солей. Хлористый натрий возвращают на регенерацию фильтров, а нитрат натрия реализуют как товарный реагент.

Пример 2. Качество исходной воды и осуществление ее обработки - см.пример 1 с тем отличием, что на второй стадии воду пропускают не через Cl-анионитовый, а через Na-CI-ионитовый фильтр, загруженный смесью высокоосновного анионитэ и сильнокислотного катйон№ а. После второй стадии обработки во Д-а: содержит ионы, мг-экв/л: Са2+ 1,46, Мд2+ - 0,57, Na+ 0.5, НСОз 0.2, S042 следы, СГ 1,74, N03 1,53.

Фильтр 2-й стадии обработки воды регенерируют раствором NaCI. Отработанный регенерационный раствор обрабатывают путем перемешивания и отстаивания (без добавления реагентов) с выделением сульфата кальция, после чего доукрепляют тех- нической поваренной солью и используют для последующих регенераций.

Пример 3. Качество исходной воды, мг-экв/л: Са2 - 1,0, Мд2+ 2,0, Na 2,07, НСОз 1,8, 0,94, СГ 0,8, МОз 1,53.

Технология обработки.воды - см.пример 2 с тем отличием, что- в отработанный регенерационный раствор Н-катионитового и Na-CI-ионитового фильтров (1 и 2-я стадии обработки воды) дозируют известь из расчета осаждения магния.

Качество фильтрата после 1-й ступени обработки (после Н-катионитового фильтра), мг-экв/л: Са2+ 0,5, Мд2+ - 0,9, Na+ 2.07, НСОз 0,2, S042 ч 0.94. СГ 0,8, N03 1.53.

Качество воды после 2-й ступени обработки (после Na-CI-ионитового фильтра), мг- зкв/л: Са24 0,2, Мд2+ 0,26, Na+ 2.07, НСОз 0,2,50/ следы, СГ 1,74, МОз 1,53.

После 3-й ступени обработки (после CI- анионитового фильтра) содержание нитратов в воде снижается до 0,45 мг-экв/л, а

количество хлоридов увеличивается до 2,82

МГтЭКВ/Л.

Расход реагентов на обработку воды стехиометрический: 1,6 г-экв/м

5 (78,4 г/м3), СаО 100% - 1.74 г-эке/м3 (48,7 г/м3), NaCI 2.02 г-экв/м3 (118,2 г/м3). Общий расход реагентов - 245,3 г/м

Согласно известного способа, принятого за прототип, для регенерации анионита

0 применяется вначале раствор NaCI концентрацией 100 г/л в количестве 5 м3/м3, затем раствор в таком же количестве, содержащий 85.9 г/л N32SO4 и 14,1 г/л №НСОз. Общий расход реагентов на регенерацию - 1000 кг

5 на 1 м загрузки. При обменной емкости анионита 327,2 г-экв/м удельный расход солей на регенерацию составит 3 кг/м . При снижении содержания нитратов в воде с 1,53 до 0,45 мг-экв/л расход реагентов со0 ставит 3,24 кг на 1 м3 обработанной воды.

Таким образом предложенный способ позволяет сократить расход реагентов на обработку воды с 3.24 кг/м до 245,3 г/м и исключить сброс минерализованных сточ5 ных вод.

Формула изобретения

1.Способ ионообменной денитрифика- 0 ции воды, включающий пропускание ее через Cl-анионитный фильтр до проскока нитрат-ионов с последующей регенерацией фильтра раствором хлористого натрия, отличающийся тем, что, с целью сокраще5 ния расхода реагентов и удешевления процесса за счет уменьшения сброса минерализованных стоков, воду предварительно пропускают через Н-катионитный фильтр до проскока ионов жесткости в филь0 трат, з-атем через Na-CI или Cl-ионитный фильтр - до проскока сульфат-ионов, при этом отработанный регенерационный раствор Н-катиони.тного фильтра, содержащий сульфат кальция и магния и отработанный раствор Na-CI или Cl-ионитного фильтра, со5 держащий сульфат натрия и хлорид натрия, после выделения сульфата кальция направляют на регенерацию фильтров.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что отработанный регенерационный

0 раствор Cl-анионитного фильтра упаривают с получением соли нитрата натрия в виде товарного продукта и раствора хлористого натрия, используемого для повторной регенерации фильтра.

Использование: в обработке воды ионным обменом и может быть использовано в практике хоз-питьевого водоснабжения. Сущность: обработку воды ведут в три стадии: на первой Н-катионированием до проскока бикарбонатов, на второй Na-CI или Cl-ионированием до проскока сульфатов, на третьей Cl-энионированием до проскока нитратов, при этом отработанные регенера- ционные растворы 1-й и 2-й стадий обрабатывают с выделением сульфата кальция и направляют на приготовление регенераци- онного раствора. Регенерацию анионита 3-ii стадии обработки воды ведут насыщенным раствором поваренной соли с отделением отработанного регенерационного раствора. Способ позволяет сократить расход реагентов на обработку воды с 3,24 кг/м до 245 г/м3, 1 з.п.ф-лы. СЛ С