Способ умягчения воды Советский патент 1981 года по МПК C02F1/42 C02F1/42 C02F101/10 C02F103/00 C02F103/28 

(54) СПОСОБ УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ

Изобретение относится к способам обработки умягчаемой воды и может быть использовано на предприя1тиях выпускающих слюдопластовую бумагу, тепловых электростанциях и других производствах, потребляющих умягчен ную воду. Известны способы умягчения, осно ванные на фильтровании воды через ионообменные материалы в различного типа аппаратах: колоннах, намывных фильтрах и др.1. Однако вода, направляемая на умягчение, должна пройти довольно сложную очистку от механических и органических загрязнений во избежан быстрого выхода из строя ионообменного материала. Кроме того, зти способы не предусматривают ни очистки отработанны растворов хлористого натрия для повторного использования, ни утилизации десорбированных солей жесткос ти. Для умягчения водыиспользуют та же способы, заключающиеся в связыва НИИ ионов Са и Мд различными реаген тами в практически нерастворимые соединения, отделяемые при отстаивании 2. Но аппараты, предназначенные для осаждения образующейся взвеси нерастворимых соединений, крупногабаритны и материалоемки, а отдельные узлы их, например узел выведения осадка сложны в эксплуатации. Кроме того, из-за сравнительно высокой остаточной жесткости требуется, как правило, дополнительное умягчение воды на ионообменных фильтрах. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности ; и достигаемому результату является способ обработки умягчаемой воды, включающий несколько последовательных операций s очистку от механических и органических примесей в осветителях со взвешенным слоем гидроокиси алюминия; фильтрование оводы, содерйсащей тонкодисперсную взвесь, на зернистых фильтрах; Na-катионирование; регенерацию Na-катионата 6-8%-ным раствором хлористого натрия 3, К недостаткам способа относятся сложность аппаратурно-технологической схемы предочистки неполное использование рабочей сорбционной ем-j кости катионита из-за невысоких удельных расходов соли на регенерацию; большой расход сорбент - гидроокиси алюминия и соли, понижающий технико экономические показатели процесса, так как затраты на эти реагенты составляют значительную часть экспл атационных расходов; сброс отработанных сильно минерализованных раст воров хлористого натрия в промышлен ную канализацию без очистки. Цель изобретения - упрощение техн логии водоподготовки;повышение сорбционной емкости N-катионита и осуше вление очистки отработанного регенерационного раствора с его повторньам использованием и получением вспомогательного фильтрующего материала сорбента, направляемого на предочист ку умягчаемой воды. Поставленная цельдостигается путем введения в отработанный регене рационный раствор содовощелочной смеси при рН 9,5-10,5. Полученный осадок отделяют фильтрованием и используют в качестве фильтрующего материала на стадии предварительного фильтрования, а фильтрат используют на стадии регенерации катионита Соду вводят из расчета близкого к стехиометрическому по реакции образования карбонатов Са и Мд, а количество щелочи зависит от требований предъявляемых к очищенному раствору и должно обеспечить рН в пределах 9,5-10,5. В этих условиях соли жесткости удаляются из раствора в виде кристал лического осадка углекислого кальция с примесьшосновного углекислого магния. Процесс кристаллизации осуществляют в изотермическом режиме при 400с и перемешивании. Образующиеся кристаллы, имеющие низкое удельное сопротивление фильтрации, отделяют от раствора на намыв ном фильтре, промывают и используют в качестве вспомогательного фильтрующего материала - сорбента на стадии предварительного фильтрования умягчаемой воды. Расход материала составляет 400-500 поверхности фильтра. Раствор хлористогЪ натрия после отделения;от осадка СаСО и MgCO с остаточной концентрацией солей жест кости в зависимости от активной реакции среды 8-25 мг-экв/л нейтрализуют до рН 7-7,5 и вновь использу ют дЛя регенерации. Остаточная жест кост: 25 мг-экв/л практически не влияет на процесс регенерации, так как в регенерационном растворе, при готовленном из технической соли, до пускается суммарное содержание каль ция и магния до 40 мг-экв/л. Возврат раствора соли в процесс позволяет повысить ее удельный расход на регенерацию с 200-220 до 350 400 г на 1 г-зкв. сорбированных катионов. Пример. Установка для очистки ключает намывной патронный фильтр , ля предочистки воды и катионитовый фильтр, а также оборудование для приготовления регенерационного раствора хлористого натрия и получения кристаллического осадка. Для умягчения используют предварительно очищенную от механических и органических загрязнений воду с общей жесткостью 4 мг-экв/л при отношении Са к Мд 0;1. Умягчение осуществляют по типовой схеме одноступенчатого Na-катионирования до насыщения катионита. В качестве ионообменного материала применяют сульфоуголь. Регенерацию проводят 6%-ным раствором хлористого натрия при удельном расходе 350 г на 1 г/зкв поглощенных катионов. При этом получают 8 л отработанного раствора, загрязненного солями Са и Мд с концентрацией соответственно 175 и 24 мг-экв/л. Очистку отработанного раствора осуществляют в реакторе объемом 12 л, снабженном мешалкой. В отработанный раствор при температуре 40с и перемешивании, добавляют 10%-ный раствор соды -в количестве, необходимом для выделения солей жесткости в виде нерастворимых соединений. Одновременно в реактор подают 5%-ный раствор щелочи до создания рН 9,5. . Время перемешивания для образования кристаллического осадка составляет 10 мин. Полученную суспензию фильтруют со скоростью 4 м/ч на намывном патронном фильтре при циркуляции суспензии по замкнутому контуру до получения прозрачного .фильтрата - очищенного регенерационного раствора. Время фильтрации - 15 мин. Очищенный раствор хлористого натрия с остаточной концентрацией солей жесткости 20,3 мг-экв/л нейтрализуют до рН 7,5, а осадок солей CaCOj и MgCOo, промывают водой в течение 5 мин. Полученный осадок намывают на фильтр и используют далее на стадии предварительного фильтрования. При фильтровании исходной умягчаемой воды, содержащей до 60 мг/л взвешенных :веществ, со скоростью 1,5 м/ч в течение 4,5 ч давление на фильтре поднимается до 0,95 атм. Полученный фильтрат не содержит механических примесей. Концентрация органических загрязнений в очищенной воде уменьшается до 7 мг/л O.,j в начальный момент фильтрования и постепенно поднимается до 10 мг/л Оц в конце работы. При насыщении катионита регенерацию его осуществляют уже имеющимся очищенным раствором хлористого натрия. В дальнейшем цикл повторяется. При работе в более жестких условиях (общее содержание органических примесей, состоящее из гуматов натрия - основной составляющей природных вод с величиной ХПК-100 мг OQ/Л. Фильтрование воды со скоростью 1,5 м/ч повышает давление на фильтре за 5 ч работы до 1,1 атм. Полученный фильтрат также не содержит взвешенных веществ, а количество органических загрязнений составляет 9 мг в начальный момент фильтрования и 12 мг через 5 ч работы. Таким образом предлагаемый способ позволяет умягчать воду и осуществлять одновременно очистку реген рационного раствора хлористого натрия как с целью его повторного испол зования, так и для получения сорбент органических и механических загрязнений на предварительной стадии фильтрования. Помимо экономии хлористого натрия и прекращения сброса отработанных регенерационных растворов в канализацию без очистки, обеспечивается упрощение и удешевление процесса водоподготовки за счет того, что предварительная подготовка воды перед непосредственным умягчением проходят в одну стадию с использованием в качестве фильтрующего вещества СаСОо,, получаемого как отход при очистке регенерационного раствора NaC.Существенным является также повышение емкости поглощения фильтров на стадии Na-катионирования. Формула изобретения Способ умягчения воды, включающий предварительную очистку от механических и органических соединений фильтрованием, Na-катионирование и регенерацию Na-катионита раствором хлористого натрия, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа, повышения сорбционной емкости катионита и повторного использования регенерационного раствора, последний подвергают обработке содовощелочной смесью при рН 9,5-10,5, отделяют образовавшийся осадок солей Са и Мд и используют его в качестве фильтрующего материала на стадии предварительного фильтрования. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Кастальский А.А., Минц Д.М. Подготовка воды для питьевого и промышленного водоснабжения. М., Стройиздат, 1963, с.380. 2.Патент ФРГ 1218364, кл. 85 в 1/01, опублик. 1963. 3.Водоподготовка. Процессы и аппараты. Под ред. О.И.Мартыновой.М., Атомиздат, 1977, с.38.