Способ умягчения воды Советский патент 1983 года по МПК C02F1/42 C02F5/00 C02F1/42 C02F101/10 C02F101/12 C02F103/10 

Изобретение относится к способу очистки воды и быть использовано в угольной промышленности при очистке шахтных вод. Известен способ очистки шахтных вод путем коагуляции, натрий-катионирования и опреснения в электродиализаторе 1 }. Недостатками способа являются необходимость применения товарного хлористого натрия и сброс его в водоем после регенерации фильтра. Наиболее близким к предложенному способу по технической сущности и достигаемому результату является способ умягчения воды., включающий известкование, натрий-катионирование, регенерацию натрий-катионитных фильтров с получением отработанных регенерационных растворов и концент рированием жидкой фазы с раздельным выделением сульфата и хлорида натрия 2 . Недостатками способа являются низкая степень очистки, необходимос применения товарной извести и кисло ты-, а также загрязнение окружающей среды солями магния. Целью изобретения является повышение степени очистки воды. Цель достигается тем, что извест кование ведут -прокаленным карбонато кальция, перед натрий-катионировани ем воду нейтрализуют соляной кислотой, отработанный регенерационный раствор подщелачивают до полного вы деления гидроксида магния, а раздел ное выделение сульфата и хлорида на рия осуществляют кристаллизацией и электродиализом соответственно. При этом подщелачивание регенера ционного раствора натрий-катионитны фильтров ведут едким натром в две стадии: на первой при рН 9,6-9,8 до выделения карбоната кальция, а на второй при рН 11,0-11,3 до выделени гидроксида магния. Отличия предложенного способа за лючаются в том, что известкование ведут прокаленным карбонатом кальци перед натрий-катионированием воду нейтрализуют соляной кислотой, отра ботанный регенерационный раствор по щелачивают до полного выделения гид роксида магния, а раздельное выделе ние сульфата и хлорида натрия осуществляют кристаллизацией, и электро диализом соответственно. Отличие заключается также в том, что подщелачивание ведут едким натром в две стадии: на первой при рН 9,6-9,8 до выделения карбоната кал ция, на второй при рН 11,0-11,3 до выделения гидроксида магния. При осуществлении предложенного способа существенность двухстадийно го подщелачивания отработанного регенерационного раствора обустючпена необходимостью раздельного выделения; и полезного использования карбоната кальция и гидроксида магния..При этом зона выпадения в осадок карбоната кальция находится в интервале рН 9,, а гидроксида магния в интервале рН 11,0-11,3 П р и м е р. Очистке подвергают сбросовую воду шахтоуправления Петровское п/о Донецкуголь , имеющую следующий исходный состав доминирующих ионов, мг-экв/л: Кальций 7,1 Магний 12,0 Натрий и калий 66,3 Гидрокарбонаты20,2 Сульфаты 29,1 Хлориды 46,1 и механические примеси в количестве 0,1-0,2 г/л. Эту воду со скоростью 10+0,2 мм/с пропускают через осветлитель, удаляя механические примеси, шлам которых используют в качестве упрочняквдей добавки при затвердении бетонов. Осветленную воду затем вводят со скоростью 0,8+0,01 м/с в вихревой реактор, представляквдий собой конусный сосуд высотой 6 м с углом конусности 15° и большим диаметром 0,25 м, заполненный кварцевым песком с размером зэрен 0,2 0,3 мм. Одновременно в последний подают извествое молоко в количестве 300 г (70% оксида кальция) на 1 м шахтной воды; прюцесс осуществт ляют при рН 9,7. Выделившийся.в виде крупки карбонат кальция в количестве 620 ГС 1 м воды отделяют от последней. Полученный продукт содержит до 95% карбоната кальция и соответствует ТУ. Воду с остаточной концентрацией кальция 1-1,5 мг-экв/л доводят соляной кислотой до рН 6,8-7.0 (расход 27,5%-ной кислоты 715 г/м воды ) и пропускают со скоростью 13 м/с через натрий-катионитовый фильтр. Последний регенерирует 10%-ным раствором хлорида натрия. Полученный отработанный регенерационный раствор обрабатывают содой (840 г/м3) и едким натром (95%-ный каустик в количестве 570 г/м )в отстойнике периодического действия, последовательно выделяя содой при рН 9,7 карбонат кальция (1400 г с 1 м отработанной шахтной воды) и едким натром при рН 11,2 гидроксид магния (400 г с 1 м отработанной шахтной воды ), Последний после обжига при соответствует требованиям ГОСТа 844-79 Магнезия жженая техническая. Карбонат кальция прокаливают Ьри 900°С и используют в качестве сырья для получения известкового молока на первой стадии реагентного умягчения. шахтной воды. Оставшийся умягченный регенерационный раствор лоукреп ляют хлоридом натрия (10%-ным/ и ис пользуют повторно в качестве свежего регенерационного раствора для обработки натрий-катионита. Умягченную в.оду после натрий-катионитового фильтра, содержащую только хлорид и сульфат натрия, подают в электродиализатор, представляющий собой аппарат фильтр-прессно го типа с чередующимися катионитными и анионитными мембранами, и полу чают 0,93 м пресной воды (минерализация 0,75 г/л ) с 1 м 3 исходной шахтной воды, которая по своим качествам пригодна для технических це лей, и рассол, содержащий 175 г/л сульфатов и хлоридов натрия. Рассол подают в непрерывно дейст вукнций противоточный кристаллизатор, где при температуре - кз него выпадает десятиводный сульфат натрия, который при подогреве выделяет кристаллизационную воду, прокяавающую извлекаемые из рассола кри таллы сульфата натрия. Последний н.а выходе из кристаллизатора проходит через сушилку, в которой при 35 С получают безводный сульфат нат рия. Выход его составляет 1,5 кг с 1 м исхсданой шахтной воды; он соот вествует требованиям ГОСТа 6318-72 Сульфат натрия природньай. Маточник (остаточный рассол ), со держащий хлорид натрия, направляют во второй электродиаЛизатор, ан алогичный описанному выше, где при пло ности тока 0,7 Д/дцм получают раст вор, содержащий 300 г/л .поваренной соли, и раствор с содержанием 50 г/ смешанных солей. Последний направля ют повторно На кристаллизатор. Выход хлор|зда натрия в виде рассола (СТУ 77-4-107-62 Рассол очищенный составляет 2,4 кг с 1 м исходной шахтной воды. Полученный раствор хлорида 1гатрия частично используют для доукрепления регенерационного pacTjaopa натрнй-катионита, частично( 1/3 . часть )подают в электролизер, оборудованный диафрагмой и прн плотности тока 780 А/м2 получают раствор едкого натра/ хлор и водород. Часть полученного раствора едко го натра обрабатывают углекислотой, выделившейся ранее при прокаливании карбоната кальция, н получают раствор соли. который используют для. извлечения кгшьция при обработке регенерационного раствора на второй стадии умягчения. Оставшуюся часть раствора едкого натра употребляют для осаждения гидроксида магнця на этой же стадии. Выделившиеся в процессе электролиза хлор и водород сжигают на платиновом катализаторе, а полученный хлористый водород растворяют в воде, получая соляную, кислоту, которую используют для корректировки рН шахтной воды на первой стадии умягчения. Таким образом, при очистке 1 м З исходной сбросной шахтной воды получают 0,93 м чистой воды (минерализация 0,75 г/л )f соответствующей требованиям, предъявляемым к воде открытых источников водохозяйственного потребления: 0,62 кг крупки карбоната кальция; соответствующего требованиям ТУ 1,4 кг карбоната кальция/ 0,4. кг гидроксида магния, соответствующего требованиям ГОСТа 844-79 Магнезия жженая техническая 1,5 кг безводного сульфата натрия, соответствующего требованиям ГОСТа 6318-72 Сульфат натрия природный ; и -1,6 кг рассола хлорида натрия, соответствующего требованиям СТУ -77-4-107- 2 Рассол очищенный . Технико-экономический эффект предложенного способа обусловлен возможностью получения на. конечной стсшии очистки воды и ценных минеральных веществ, т.е. процесс полу-, чения пригодной для использования воды является одновременно и. процест сом, позволяющим в замкнутом цикле извлечь соли, находящиеся в воде в виде товарного продукта.

1. СПОСОБ УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ, включаюций известкование, натрийкатионирование, регенерацию натрийкатионитных фильтров с получением отработанных регенерационных растворов, концентрирование жидкой фазы с раздельным выделением сульфата и хлорида натрия, отличающийс я тем, что, с целью повышения степени очистки, известкование ведут прокаленным карбонатом кальция, перед натрий-катионированием воду нейтрализуют соляной кислотой, отработанный регенерационный раствор подщелачивают до полного выделения гидроксида магния, а раздельное выделение сульфата и хлорида натрия осуществляют-кристаллизацией и электродиализом соответственно. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что подшелачивание регенерационного раствора натрийкатионитных фил-ьтров ведут едким натром в две стадии: напервой при рН 9,6-9,8 до выделения карбоната кальция, а на второй при рН 11,011,3 до В1;4аеления гидроксида магния.