Способ умягчения воды
1. СПОСОБ УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ, включающий пропускание воды через й-и Na-катиониткые фильтры и их регенерацию серной кислотой и хло: РИДОМ натрия соответственно с получением отработанных растворов, отличающий ся тем, что, с целью повышения качества умягчаемой воды и сокращения стоков, во|ду сначала пропускают через Naкатионитный фильтр, затем через Н-катионитный, регенерируемый стехиометрическим количеством кислоты, а отработанный раствор Н-катионитного фильтра, содержсцций сульфат натрия, после концентрирования смешивают с отработанным раствором Ма-катионитного фильтра, после известкования и концентрирования последнего, и смесь после удаления сульфата кальция и гидроокиси магния направляют на регенерацию На-катионитного фильтра. 2.Способ по п. 1, отличающий с я тем, что концентрирюi вание сульфата натрия ведут до 10-19%, а отработанного раствора (Л Ка-катионитного фильтра до 10-25%. 3.Способ по п. 1, отлис чающийся тем, что известкование отработанного раствора Naкатионитного фильтра ведут в соотнаяеняи Ca()i.i ,0-1,1 г-зкв gг -экв 14: С 00
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) 1(5Р С 02 Р 1У42 г
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ". (\
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3443226/23-26 (22) 07.04.82 (46) 23.02.84. Бюл. 9 7 (72) В.Н.Ружинский (71) Киевское отделение Всесоюзного государственного ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции проектного института Теплоэлектропроект ° (53) 628.543.2(088. 8) (56) 1. Вихрев В;Т., Икраб М.С.
Водоподготовка. М., „Энергия", 1973, 302-303.
2. Констрикин Ю.M. Перспективы создания бессточных схем.-„Энергетик, 1977, Р 1, с. 8-10. (54) (57) 1 ° СПОСОБ УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ, включающий пропускание воды через
Н-и t(a-катионитные фильтры и их регенерацию серной кислотой и хло,ридом натрия соответственно с получением отработанных растворов, отличающийся тем, что, с целью -повышения качества умягчаемой воды и сокращения стоков, во«! ду сначала пропускают через яакатионитный фильтр, затем через
Н-катионитный, регенерируемый стехиометрическим количеством кислоты, а отработанный раствор Н-катионитн ного фильтра, содержащий сульфат натрия, после концентрирования смешивают с отработанным раствором
Иа-катионитного фильтра, после известкования и концентрирования последнего, и смесь после удаления сульфата кальция и гидроокиси магния направляют на регенерацию
Иа-катионитного фильтра.
2. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что концентрирование сульфата натрия ведут до е
10-19%, а отработанного раствора
Na-катионитного филь тра до 10-2 5Ф .
3. Способпоп. 1, отлич а ю шийся тем, что известко- С ванне отработанного раствора йакатионитного фильтра ведут в со- ф отнсхаении СаФН4,1,0-1,1 г. экв г ° экв
1074831
Изобретение относится к области водоподготовки ионитами и может быть использовано при создании безотходно технологии умягчения воды для подпит ки парогенераторов и тепловых сетей.
Известен способ умягчения воды путем пропуска воды через последовательно расположенные Н- и Йа-катионитные фильтры tl) .
Недостатком способа является сброс засоленных сточных вод.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ умягчения воды, включающий пропускание воды через Н- и Яа-катионитные фильтры, регенерацию их соответственно раствором серной кисло-: ты и хлорида натрия и обработку отработанных регенерационных растворов известью и содой для осаждения ионов жесткости в виде СаСОЗ и М (ОН) Я.
Недостатком известного способа является наличие в воде связанной углекислоты в виде солей натрия (Na Целью изобретения является повышение качества умягчаемой воды и сокращение стоков. Поставленная цель достигается согласно способу умягчения воды, включакшему пропускание воды сначала через Йа-катионитный Фильтр, регенерируемый хлоридом натрии, затем через Н-катнонитный фильтр, регенерируеьый стехиометрическим количеством кислоты с получением отработанных растворов, отработанный раствор Н-катионитного фильтра, содержащий сульфат натрия, после кон- центрирования смешивают с отрабо-! таиным ра створом, g а-катионитного фильтра после известкования и концентрирования последнего, и смесь после удаления сульфата кальция и гидроокиси магния направляют на регенерацию Ма-катионитного Фильтра. При этом концентрирование сульФата натрия ведут до 10-199, à отработанного раствора Иа-катионитного Фильтра до 10-253. Причем иэвесткование отработанного раствора Ма-катионитного Фильтра ведут в соотношении Са (оН 0 г экв — р 1,0-1,1 Сущность способа заключается в том, что воду сначала пропускают через Яа-катионитны@ фильтр, где происходит обмен ионов Са и Ng на 3а, затем через Н-катионитный фильтр, работающий в режиме „ голодной" регенерации, где происходит поглощение той части ионов натрия, которые находятся в воде в виде углекислотных солей, а отработанный раствор Н-катионитного фильтра, содержащий сульфат натрия, после концентрирования используют вместо соды для осаждения ионов кальция иэ отработанного раствора Ма-катио (5 нитного фильтра. Это позволяет снизить расход соды на обработку отработанного раствора. Поглощение ионов натрия в Н-катионитном фильтре голодной регенерации позволяет снизить щелочность умягченной воды практически до нулевых величин и, следовательно, превратить связанную углекислоту в свободную, легкоудаляемую в де.карбонаторе и термическом деаэраторе. Это позволяет исключить углекислотную коррозию в цикле парогенератора, а также в тепловых сетях. Кроме того, поглощение натрия в 3< Н-катионитном фильтре позволяет снизить расход хлористого натрия на регенерацию Ма-катионитного фильтра до величины, равной некарбонатной жесткости в обрабатываемой воде. 35 8 связи с тем, что в предлагаемом способе производится рек уп ерация соли из отработанных растворов Йа-катионитных фильтров, появляется возможность увеличить кратность иэ4О бытка соли при регенерации до 4-8, а это позволяет увеличить емкость ла-катионитного фильтра в 1,5-2 раза при одновременном снижении жест кости Na-катионированной воды до 1-10 мкг экв/л. Дальнейшее умягчение воды практически до нулевой жест кости (41 мкг-экв/л) происходит в Н-катионитном фильтре, который срабатывается только по иону Na. При срабатывании .Ка-катионитного фильтра до больших величин (3050 sacr. экв/л) проскока катионов жесткости остаточная жесткость умяг— ченной воды также не превыаает 1 мкг экв/л, что удовлетворяет тре- бованиям к качеству воды парогенераторов высокого давления. При регенерации Н-катионитного фильтра кислоту подают в стехиометрическом количестве (голодная регенерация), что позволяет исклю чить поступление свободной кислоты и отработанный раствор и отказаться от узла нейтрализации отработанного раствора. 1074831 Таким образом, предлагаемый способ умягчения воды позволяет снизить расход хлористого натрия и серной кислоты на регенерацию катионитов до теоретических величин при одновременном увеличении емкости погло5 щения Na-катионитного фильтра в 1 5-2 раза и снижения жесткости и щелочности умягченной воды до практически нулевых величин. Качество умягченной воды по 10 предлагаемому способу превышает качество воды, умягчаемой известными способами, так как она не образует накипи и не приводит к углекислотной коррозии. t5 Отработанный раствор Ка-катионитных фильтров содержит хорошо растворимые соли NaCf, CaCE,МфСВу. Растворимость укаэанных солей при температуре 20ОС составляет соответ- 20 ственно 35, 74 и 54%. Отработанный раствор Na-катионитf .3 ных фильтров содержит 70-150 r экв/м катионов жесткости и О, 85-1, 25% gaC(, Этот раствор может быть сконцентри- 25 рован перед его очисткой. Кратность концентрирования раствора ограничивается растворимостью NaCf и может достигать 30-40. -. Обработку раствора производят 0 вначале известью. При этом в осадок выпадает труднорастворимая гидроокись магния. Дозировку извести производят в количестве Са(ОНИ 1,00-1,1 г экв/г экв, что обеспечивает практически полное удаление иона магния иэ отработанного раствора. Снижение количества извести менее 1,0 г экв приводит к увелиг экв чению остаточной концентрации маг, ния. Увеличение расхода извести более 1,1 " приводит к повышению Г. Экв щелочности очищенного раствора, что недопустимо. Гидроокись магния может быть выделена на фильтр-прессе и использована в качестве удобрения или как сырье для производства металлического магния. Дальнейшую очистку раствора производят с помощью отработанного сконцентрированного раствора H-катионитного фильтра, который содержит сульфат натрия. При этом в осадок выпадает труднодоступный сульфат кальция. Концентрирование обработанного раствора H-катионитного фильтра производят для снижения степени разбавления регенерационного раство- 60 ра и повьвюения эффекта осаждения. Качество отработанного и очищенного регенерационного раствора яакатионитного фильтра представлено в таблице. 63 Концентрация.яаф04 в проводившихся опытах составляет 150 г/л. При разбавлении очищенного раствора до 6%-ной концентрации по ИаС0 происходит одновременно снижение кон, центрации жесткости до 30-35 мг экв/л, что исключает образование осадка сульфата кальция при регенерации очищенным раствором Ка-катионитного ильтра. ри умягчении вод, в .которых щелочность равна или больше жесткос ги некарбонатной, количество сульфата натрия, образующегося при регенерации Н-катионитного фильтра, достаточно для умягчения отработанного раствора Na-катионитного фильтра. Для большинства вод указанное условие выдерживается. . B отличие от известного в предлагаемом способе концентрирование отработанных растворов ведут до умягчения, так как в растворах не содержатся труднорастворимые соли. Вследствие этого появляется возможность использования для концентрирования электродиализаторов, требующих значительно меньших капитальных затрат, чем многоступенчатые аппараты мгновенного вскипания. Пример . Водопроводную воду с исходной жесткостью 3,75 мг. экв/л последовательно пропускают через две лабораторные колонки, загруженные сульфоуглем соответственно в Na- . u Н-формах. Остаточная жесткость за Н-катионитом в среднем не превышает 1,0 мкг ° экв/л. Яа-катионитный фильтр отключают на регенерацию после достижения в фильтрате жесткости, равной 50 мкг ° экв/л. При этом жесткость за Н-катионитом равна 1,0 мкг ° экв/л. Отработанный регенерационный раствор Накатионитного фильтра сконцентрирован в электродиализаторе в 30 раз. При этом концентрация хлористого натрия составляет 24,5% при объеме раствора 70 мл. Концентрация ионов кальция и магния соответственно составляет 1500 и 750 мг экв/л. ,В этот раствор при непрерывном перемешивании введена суспензия извести в количестве 53 мг экв. После отделения выпавшей гидроокиси магния в раствор введен сконцентрированный в 10 раз отработанный регенерационный раствор Н-катионитного фильтра, содержащий 12% сульфата натрия. После отстаивания и удаления сульфата кальция жесткость восстановленного раствора при объеме 250 мл составляет 61,5 мг экв/л, концентрация хлористого натрия 9,5%. Из полученного раствора 130 мл дополнительно умягчено содой и óïàðåно до сухих солей, а оставшиеся Отработанный раст вор ga-.катионитного Филь тра Качество сконцентрированного раствора Кратность концентрирования раствора Качество очишенного раствора Ж-70-150 мг экв/л gaCC 8,5-12,5 г/л Ж-700-1500 мг . экв/л Ж- б 0-70 мг эх в/л 3аСэ 85,0-125,0 г/л яаСЯ=86,5-102,0 г/л Ж 1050-2260 мг. экв/л Ж=60-70 мг экв/л МаС6 127,0-1.80,0 r/ë ЯaСf 95-104,.5 г/л Ж-1400-3000мг экв/л Ж 62-73 мг экв/л .4aC$ 170 0 250,0 г7л 3aCf--119--325 г/л Составитель О.Aкyльmин Редактор Ц.Джуган Техред Л.Пилипенко Коррек тор М ..Làðcèò:-, Заказ 443/21 Тираж 867 ВНИИПИ ГосударствеННОГО кОМитета СССР па делам изобретений и открытий 113035 Москва, Ж-35, Ра1мская наб., д. 4,/5 Подп и сн ое Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 120 мл после разбавления и доведения концентрации хлористого натрия до 6В использованы для регенерации Я а- к атис нитно го филь тра . В промыаленных условиях осадки, полученные в результате раздельного умягчения и промывки, могут быть использованы в строительстве. Ожидаемый экономический эффект при внедрении предлагаемого способа по сравнению с известным на установке производительностью 100 м /ч при жесткости обрабатыва. емой воды 2-4 M? экв/л составляет 60-80 тыс.руб. капитальных затрат и 10-20 тыс.руб./год эксплуатационных расходов. Удельные капитальные затраты на 1 т/ч обрабатываемых растворов составляют для известного. 40-50, а для предлагаемого способа 5 тыс, руб, Эксплуатационные расходы на концентрирование и очистку стоков составляют 100-150 для известного H 50-70 KGII °, QT0KQB для предла10 гаемого способа. Для реализации предлагаемого способа не требуется разработки нового оборудования.
