Способ обработки воды

 

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 коицентрирования. 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 охлаждения.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.

9 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ЗСЮ С 02 F 9 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2690844/23-26, кл. С 02 F 9/00, .12.10.79. I (21) 2908064/29-26 (22) 28 ° 01 ° 80 (46) 23 01.84. Бюл. У 3 (72) lo.Н. Резников, И.Г. Рогуленко, Д.Д. Мягкий, В.В. Шищенко, Б.М. Граховский, Л П. Проценко и A.Н. Шумило (71) Донецкий Филиал. Всесоюзного .научно-исследовательского и проектного института по очистке технологи ческих газов, сточных вод и использованию вторичных энергоресурсов предприятий черной металлургии (53) 663.63 ° 04.(088 ° 8) (56) 1. Евстатов В.Н. Предприятие химической промышленности без сброса сточных вод в открытые водоемы. М,, Знание, 1975, сер. Химия, 9, с 33-35. °

2. Новиков E.Ï., Ковалев Е.М., Жукова З.A.. Использование морских и солоноватых вод на ТЭС и вадачи научных исследования. Труды второго

Всесоюзного научно-технического со.вещания. Баку, 5-9 октября 1976, с. 178-181, (54) (57) 1 ° СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВОДЫ, включающий обработку трехстадийным .концентрированием, причем на первой атадми проводят упаривание беэ кристаллизации солей, на второй вЂ, с выделением кристаллов соли Йа2SO4,,отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии и повы.шения экономичности, маточный раствор на третьей стадии концентрируют в две ступени охлаждением от 32 до

-20 С с последующим отделением образовавшихся кристаллов миРабилита (Ма 904 108 0) и концентрированного .раствора NaCE .

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что мирабилит воэвра-Е

Р щают на вторую стадию концентрирования.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что на первой ступени охлаждения s качестве охлаждающего агента используют осветлен- Я ную воду после второй ступени охлаждения.

4 ° Способ по п. 1 3, о т л ич а ю шийся тем, что на третьей

: стадий концентрирования часть суэпен зии мирабилита после второй ступени охлаждения рециркулируют.

1068399

Изобретение относится к водоподготовке и очистке сточных .вод и может быть использонано в металлургической, химической промышленности, энергетике и других отраслях народного хозяйства. 5

Сточные воды, подлежащие обработке, должны содержать в своем составе в качестве основных компонентов соли Иад504 и йаС6 или компоненты, которые в результате соответствующей обработки могут быть переведеиы в эти соли.

К таким водам относятся продувочные воды парогенераторов, питаемых химоочищеннай водой, сточные воды ионообменных обессоливающих установок, в ряде случаев сточные воды травильных отделений. Эти воды характеризуются высокой минерализацией, сброс их н естественные водоемы не 20 допустим, в связи с чем целесообразна полная комплексная обработка их с извлечением солей в виде продуктов, пригодных к утилизации.

Известен способ обработки промыщленных сточных вод, включающий обработку их соляной кислотой или щелочью н зависимости от рН среды, осветление, фильтрацию, подогрев, деаэрацию и упаривание (1).

Недостатками способа являются невозможность извлечения солей в виде товарных продуктов, а также наличие отходов н виде твердых, растворимых в, воде солей, загрязняющих окружающую среду. 35 Известен способ переработки сточных нод ТЭЦ, включающий трехстадийное концентрирование, при этом на первой стадии концентрирования проводят упаринание сточной воды с по- 4р лучением дистиллята и кубового остат.— ка, содержащего 8,4% Na2904 и 17Ъ

Naca; на второй — упаринание кубового остатка с получением дистиллята и суспензии Na2 504 Отстаивание сус 45 пензии, центрифугиронание сгущенной ь суспенэии с Отделением соли На2904 от маточника; на третьей — упаривание с получением ди(=тиллята и суспенэии всех остальных, присутствующих в растворе солей, отстаивание суспензии, центрифугирование сгущенной суспензии с отделением твердой фазы от маточника, причем иа упаривание подают воду, полученную в результа- те смещения маточника после Отстаи- 55 вания и центрифугнрования на второй и третьей стадиях концентрирования (21 °

Недостатками способа являются неполное извлечение солей в ниде 6() товарных продуктов (извлекают в ниде товарного продукта только частично соль Йа2504) 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 кристаллизации, на второй — до концентрации солей, не превышающей энтоническую, с выделением кристаллов На2504 на третьей стадии проводят упаривание при температуре на 30-80 С ниже, чем на второй, тако же до концентрации солей, не превышающей эвтоническую, маточный раствор после отделения соли NaCt возвращают на вторую стадию. Причем после первой стадии упаренную воду обрабатывают серной или соляной кислотой до рН 6-8, Отстаинают, отделяют осадок кремниевой кислоты, фильтрат смешивают с осветленной водой, декарбонизируют и подают на вторую стадию ГЗ J.

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

Например, при упаривании на второй стадии при 100 С эвтоническая концентрация составляет,Ъ: I4acf

26 17, Na2504 4,19, при упаривании на третьей стадии при 60 С эвтоническая концентрация составляет,.%:

NaCe 25, 07, Ма250 4., 74.

Контроль и регулирование процесса упаривания должен обеспечить упаривание на каждой стадии до концентрации солей, не превышающей эвтоническую, что достаточно трудно, так как физические свойства растворов.(плотность, вязкость и др.) практически не отличаются,. а определение концентрации указанных солей химическим анализом продолжительно во времени, Недостатком также является пониженная экономичность процесса, связанная со значительным объемом маточного раствора, рециркулируемого после третьей. стадии концентрирования н начало второй, обусловленным также малой разницей концентрации солей на,нторой 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 упаривание без кристаллизации солей, на второй — с выделением кристаллов соли На2504, ма1068399 точный раствор на третьей стадии концентрируют в две ступени охлаждением от 32 до -20 С, с последующим отделео нием образовавшихся кристаллов мирабилита (Йа2904 10 Н О), и концентрированного раствора ЙаСР . Причем мирабилит возвращают. на вторую стадию концентрирования. На первой ступени охлаждения в качестве охлаждающего агента используют осветленную воду после второй ступени охлажде- 10 ния.

Часть суспензии мирабилита после второй ступени охлаждения возвращают на первую ступень охлаждения.

На второй стадии концентрирования упаривание целесообразно производить до такой концентрации солей, при которой исключается выпадение в осадок соли КаСР 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. Контроль и регулирование на третьей стадии осуществляют по температуре охлаждения раствора. При упаривании раствора до Концентрации выше эвтонической на стадии охлаждения в осадок, кроме мирабилита, можЕт выпасть и часть соли КаСР что не окажет влияния на ухудшение качества концентрированного раствора

КаСР, а повлечет за собой только увеличение рециркуляции. На третьей 35 стадии концентрирования охлаждение можно производить при различных температурах, целесообразно при более низких, так как в этом случае в растворе будет ниже остаточная концентра-@» ция Ha>S04 что повлечет за собой уменьшение расхода реагента на доочистку.

Охлаждение выше 32 С невозможно, так как концентрирование на третьей 45 стадии происходит за счет удаления воды из раствора с кристаллами сульфата натрия, выделяющегося в осадок в виде мирабилита Nag504 10 Н О.

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 55 до минусовой температуры вызвана стремлением получить раствор МаСР с минимальным содержанием сульфата натрия, что диктуется, во-первых, целесообразностью сокращения дорого- » стоящего реагента ВаСР на доочистку раствора от сульфата натрия, во-вторых, целесообразностью сокращення нерастворимого осадка Ва504, направляемого на захоронение.

Содержание Ка 504 в растворе уменьшается с пОйижением температуры.

При температуре ниже -20oC 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 пере работки. 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 -20 C.

Предложенный способ осуществляют следующим образом.

Исходную воду направляют на обра.ботку для приведения состава к системе ЙаР904-КаСР -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

Ha>504 . Кубовый остаток (суспензию

Na>504 ) направляют на отстаивание, после чего сгущенный осадок подают на центрифугирование, в результате которого после отмывки конденсатом вторичного пара получают товарныйпРодукт t4a S04 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 второй 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 подогре- . тый раствор направляют на доочистку от сульфат-иона. Доочистку проводят ,ВаСГ, Обработанный раствор (суспензию) направляют на отстаивание, в

1068399. результате чего получают очищенный раствор КаСР, пригодный к утилизации и нерастворимый осадок Ba904 $ направяяемый на использование или захоронение. . В предложенном способе обработка 5 сточных вод.для приведения их состава к системе Na>504 -HaCE-Н О может быть произведена до цервой стадии концентрирования или после нее, в вависимости от вида сточных .вод. 10

Жесткие, .накипеобразующие, сточные воды обрабатывают перед упариванием, сточные воды, не образующие накипь, обрабатывают после первой стадии концентрирования. 15

П р и м,е р. Продувочные воды испарителей, содержащие,Ъ: КаСУ 2,4, М 904 2 42, N aOH 0 048, Ма СО

0,0425, à htOzSi0 0241, МазРО4 0,001 в количестве 30 т/ч при 126ОC подают на первую стадию концентрирования, где упаривают с получением 23,95 т/ч дистилпята и 6,05 т/ч упаренного раствора (кубового остатка) со следующим составом, Ъ: hfaCP 12,2, Ha> SO l2, Na0H О, 238, Ма2СО О, 21, Ка %03 0,12, Ка3Р04 0,05. упаренный раствор охлаждают до

80ОС, а затем вводят 0,169 т/ч 20%ной серной кислоты для нейтрализации его до рй 6-8. При этом из раскат-..pa выделяется в осадок кремниевая кислота в количестве 4,1 кг/ч, а жидкая фаза имеет следующий состав, %: . Na>804 12, 48, NaCP 11, 9, Ма 5 0

0,0154, Ка РО 0,0047 (в насыщенном растворе Na>SO< 12,5) т.е. в результате упаривания и последующей обработки кубового остатка кислотой не достигают предела растворимости по

Ма ВО, не допускают ее кристаллиза- 40 ций.

Упаренный раствор после обработки в количестве 6,22 т/ч подают на вторую стадию концентрирования, где производят упаривание до концентрации 45 не превышающей эвтоническую, с кристаллизацией Ha>50< . 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

Ha SO в виде товарного продукта и 0,384 т/ч жидкой фазы, возвращаемой на вторую стадию концентрирования.

Осветленную воду в количестве

3,968 т/ч, содержащую,%r КаС9 18,65, Na>SO+ 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 стадии концентрирования упариванием охлаждают за счет холода. осветленной воды после второй ступени охлаждения (до -12 С) в противоточном теплообменнике. При этом ие раствора выделяются кристаллы мирабилита (Йа 50„: ,к10 Н О), .образовавшуюся суспензию подают на вторую ступень охлаждения, где производят охлаждение от внешнего источника холода до -20 С, при этом также происходит выделение из раствора Кристаллов Ha>SO<-10 Н д.

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 Na>SO< 10Н О, возвращаемого на вторую ступень. концентрирования упариванием, при этом 5-10% его к.оличества подают на первую ступень охлаждения для интенсификации процесса кристаллизации (образования центров кристаллизации) °

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

Обработанную воду (суспенэию) направляют на отстаивание от выпавшего в осадок Ва&04.. В результате разделения жидкой и твердой фаз получают 3,2 т/ч раствора КаСЕ, 23,1% концентрации, направляемого на использование и .18,0 кг/ч осадка Ва504, направляемого на захоронение или использование, Результаты обработки сточных вод предложенным способом представлены в таблице.

1068399

Количество воды после концентрирования, т/ч

Количество осадка крем ниевой кислоты, кг/ч

Операции способа

Количество воды до концентрирования, т/ч .

Количество дистиллята, т/ч

Количество

Маф 04 в виде товарного продукта, т,(ч

e-— ------ --— - ж—

Первая стадия концентрирования

6,05 30,0

23,95

Обработка серной кислотой и декарбонизация

4,1

Вторая стадия концентрирования

2,252

7, 372

5,12

0,768

Третья стадия

-концентрирования (охлаждение) 3, 968, 3, 968+

Продолжение таблицы

Количество раствора

ЙаС1,направ ленного на; использование, т/ч

Количество

Вас12 у кг/ч

Количество осадка

Ва50,„ на захоронении или использовании, кг/ч

Количество

20%ной

Н2504. r т/ч

Операция способа

Количество раствора

ЙаС1,нацравленного на доочистку

ВаС1>, т/ч

Количество мирабилита, возвращенного на вторую стадию концентрирования, т/ч

Первая стадия концентрирования

Обработка серной кислотой и декарбониэация

0,169

Вторая стадия концентрирования

Третья стадия концентрирования . охлаждение

О, 767

3 2

11,3

18,0

3,2

В

Общее количество раствора до и после концентрирования охлаждением не изменяется. После охлаждения образуется суспензия, жидкая фаза которой концентрируется эа счет удаления воды, идущей на образование. Кристалловидрата Na2504 .10 Н20. использование предложенного спо-,55 ности раствора, на третьей стадии соба позволяет упростить технологию концентрирования контроль осуществпереработки сточных вод, связанную с. ляют также простой операцией - иэмеупрощением контроля и регулирования рением темйературы раствора; повысить процесса переработки, достигаемогО экономичность процесса переработки, за счет того, что значительно расши-.бО достигаемую за счет сокращения колирен диапазон концентраций между уйа- чества рециркулируемого раствора, ренной водой и звтонической точкой . связанного с затратами на оборудована второй стадии концентрирования, ние, электроэнергию, а также за счет что позволяет осуществлять контроль ведения процесса охлаждения на третЬпростой операцией - измерением плот- ей стадии концентрирования в две

1068399

Составитель Н.. Кириллова

Редактор С Патрушева Техред В.Далекорей Корректор A. Тяско т

Заказ 11382/18 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул..Проектная, 4 ступени с использованием холода осветленной воды после второй ступени охлаждения, В известном 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.