Способ обессоливания природных вод
Изобретение относится к способам подготовки воды для нужд теплоэнергетики. Цель изобретения - уменьшение количества образующихся в процессе обессоливания сточных вод и снижение расхода реагентов при сохранении высокой степени обессоливания воды. Способ включает обработку воды путем известкования, коагуляции и осветления воды, затем нейтрализации угольной кислотой, анионирования на слабоосновном анионите в HCO<SB POS="POST">3</SB> - форме, повторного известкования и осветления с последующим катионированием на слабокислотном катионите в H<SP POS="POST">+</SP> - форме, регенерируемом угольной кислотой и использование отработанного после регенерации катионита раствора для регенерации слабоосновного анионита. При необходимости глубокого обескремнивания воды после декарбонизации воду дополнительно подвергают анионированию на высокоосновном анионите в OH<SP POS="POST"> </SP>- форме, регенерируемом гидроксидом натрия, а отработанный регенерационный раствор направляют в исходную воду. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
(51)4 С 02 Г 1/42
* 1
;;4, ф ; СОЮЗ СОВЕТСНИХ ФМ-"., "=-.. СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ "М:с - .. РЕСПУБЛИК Я . -ф
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГННТ ССОР (21) 4318930/23-26 (22) 22,10,87 (46) 30 ° 09,89. Бюл. Р 36 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного энергетического машиностроения (72) A.Ï ° 11амет, В.А. Таратута и E. h. парчевский (53) 663. 632 (088. 8) (56) Обработка води на тепловых элект ростанциях /Под ред. В.А, Голубцеяа, Энергия, 1966, с. 407-413. (54) СПОСОБ ОБЕССОЛ1П АНИЯ ПР1РОДНо1Х
ВОД (57) Изобретение относится к способам подготовки воды для нужд теплоэнергетики. Пель изобретения — уменьше ние количества образующихся в процессе обессоливания сточных вод и снижение
Изобретение относится к способам подготовки води для нужд теплоэнергетики, а именно к способам получения обессоленной воды для электрических станций.
Цель изобретения — уменьшение количества образующихся в процессе обессоливания сточных вод и снижение расхода реагентов при сохранении высокой степени обессоливания воды.
Исходную природную воду подвергают известкованию, коагуляции и осветлению, после чего нейтрализуют угольной кислотой и подают на анионирование на
„„ЯО„„1511214 А1 расхога реагентов при сохранении высокой степени обессоливания воды. Способ включает обработку воды путем известкования, коагулядии и осветления, затем нейтрализации угольнои кислотой, анионирования на слабоосновном анионите в НСО -AopMe, повторного изгесткования и осветления с носледуюг им катионированием на слабо- кислотном катион;те в h -форме, регенерируемом угольной кислотой и использование отработанного после регенерации кгтионита раствора для регенерации слабоосновного анионита. При необходимости глубокого обескремнивания воды после декарбонизации воду дополнительно подвергают анионированию на высокоосновном анионите в ОН -форме, регенерируемом гидроксидом натрия, а отработанньй регенерационный раствор ( направляют в исходную воду. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Ф аЙ
Ю слабоосновном анионите в НСО oð e
После повторного известкования и осветления воды ее подвергают катионированию на слабокислотном катионите, регенерируемом угольной кислотой,. и декарбонизируют. Содержащий бикар-: бонат натрия раствор после регенерации катионита используют для регенерации анионита. При необходимости глубокого обескремнивания воды, после декарбонизации ее дополнитеЛьно подвергают анионированию на высокоосновном анионите, регенерируемом ед;ким натром, а отработанный регенера1 11 1 ционный раствор присoej:;Гняю.:. к 1:<)хо;1— ной воде .
Нейтрализап;ия осветле1ьной во;(ы угольной кислОтОЙ о и О сл B j (fi f 1 (KI I е p анионированием на с(абооснов::Гом анионите, ре генерируемом бикар бо Патом натрия, обеспечивает перевод всех анионов, оставшихся в воде после известкования, в бикарбонаты, «то .-ГОэволяет провести повторное извес Кованне, при котором из воды выводятся в осадок оставшиеся соединения кальция,. В известном способе эти соедине10 ме о
Способ реализуют слецуюшим образом.
Исходную воду подвергают известс кованию и коагуляции путем добавления в емкость 1 извести и солей железа или алюминия. При .1том происходит удаление в осадок всего магния в виде гидроокиси, части каль(вГя в виде карбоната, а также кремниевой кислоты и органических примесей, соосаждающихся с гидроксидом магния и коагулянтом. Этот осадок сбрасывают в отходы. Основные реакции, прония задерживаются катионнтом,, после 1 > регенерации которого сильными минеральнь(ми кислотами образуются сточ— ные воды. В воде после повторного иэвесткования и осветления остается практически только бикарбонат натрия Ä 20 который задерживается на катионите и после регенерации угольной кислотой выделяется в виде более концентрированного раствора, используемого для регенерации анионита. В результате исключается образование сточных вод (при регенерации катионита), а также использование дорогих и агрес.сивнь)х реагентов (минеральные кислоты, щелочь),для регенерАции ионитов.
На чертеже представ тена схема установки для реализа1)ии предлагаемого способа.
Установка содержит емкость 1 для иэвесткования и коагуляции исходной Зс воды, механический фильтр 2 для ее осветления на предварительной ступени очистки, карбонизатор 3, анионитный фильтр 4 со слабоосновным анионитом в НСО -форме, емкость 5 для )о- 40 вторного известкования и осветления воды катионитный фильтр 6 оо слабоУ ,+ кислотным катионитом в Н -форме, декарбонизатор 7, анионитн(Ф фильтр 8 с высокоосновным аниони.:сГИ в ОН - -op- 4
f Г Е К ПIП1 111Е 111! i ТО11 С ТГ1, 11111 (?l 110 1111Г);1
Г))ОРМУЗ ?,, МОГ Т I I Ò Ь О11И С 3) fbf CЛ jTVfffff(ff— .-аГ ураll: ешым11:
= Сi) + 1Ä0
+ (:Г, =- (д(0 4
Н (, О, <
Са
+ 01 = Г(Р, (0Н)„1
Известкова)1ную воду пропускают через механи Геские (cicBpòëèòåëüíûå) фильтры 2 и подвергают нейтрализации углекислотой дымовых г-зов в карбонизаторе ., . Нри нейтрализа).,ии оставГпиеся в воде и весть и карбопат кальция переводятся в бикарбонат кальция, концентрапия которого (остаточная шелочность) и зависимости от условий известкования и состава исходной воды не превышает 0,5-1,0 мг-экв/л:
СаСО „+ CO., + Н 0 = Са(НСО,)
Са(ОН),, + 2СО, = Са,HCO )., Нейтрализация воды после иэвесткования необходима потому, что она позволяет исклю .Гить возможность образования осадка карбоната кальция при апионировачии, производимом на следующей стадии обработки в анионитном
Г)11ильтре 4, заполненном слабоосновным ани011итом в Н1.,0 — фОрме . В pi 35fëúòéò6 анионирован;Гя присутствуюпГие в исхоп-ной воде авионы сильных кислот (хлор1..р., сульфать ) заме)1яются на бикарбоЦ Г I
АПНС0 + С1 = ЛнС1 + Н(.0
AI-: HCO > 50 =,Г(н В0,, + 2HCO >
Солесодержание анионированной водь1 определяется прису-ствием в ней бикарбоната нитрия в количестве, эквивалентном концентрации натрия в исходной воде, и. бикарбоната кальГд(я, концентрация которого эквивалентна сумме постоянной HPêàðáîíàòной жесткости исходной воды и остаточной щелочности после известкования. Регенеращпс истощенного аниони-. та ведут раствором бикарбоната натрия, полученным на одной из последующих стадий при регенерации катис нита. Количество бикарбоната натрия в растворе после регенерации катионита определяется концентрацией натрия в исходной воде. В то же время необ151 1214
45
Исходную воду подвергают известкованию с расходом извести на первой стадии известкования 5,5 мг-экв /л.
Воду после фильтрования нейтрализуют угольной кислотой пропусканием из баллона до рН 6,5-7,0. После нейтрализации воду пропускают через фильтр, заполненный О,: л слабоосновного анионита в НСО -форме, отрегенерированного раствором бикарбоната натрия.
К моменту истощения фильтра было
55 ходимое для регенера ии анионита количество NaHCO> с учетом запаса должно быть примерно вдвое больше суммарной концентрации в исходной воде анионов сильных кислот е ПоэтОму если в исходной воде имеет место соотношение 2С -+С1 C >, необходимо добавить соответствующее количество
NaHC()> к раствору для регенерации анионита. При этом следует иметь ввиду, что концентрация натрия в воде перед обессоливанием в том случае, если в нее добавляется Отработанный регенерационный раствор после высокоосновного анионита, используемого для глубокого обескремнивания, может бьrn выше, чем в исходной воде, На следующей стадии обработки анионированную воду подвергают повторному известкованию, при котором бикарбонат кальция, образовавшийся на стадиях Heéòðàëèsàöèè угольной кислотой и анионирования переводится в СаСО, который выпадает в осадок и сбрасывается в отходы без образования сточных вод. В результате в обработанной воде остается только гидроксид натрия и остаточное количество карбоната и гидроксида кальция (также как после первой стадии известкования)
NaHCO> + Са(ОН)> = NaOH + CaCO>+HzO
Са(НСО ) + Са(ОН) = 2СаСО + 2Н О
Нейтрализации воды после второго известковаиия не требуется, так как опасность образования осадка СаСО на следующей стадии отсутствует.
Вода после повторного известкования в осветлителе 5 поступает на фильтр 6, заполненный слабокислотным катионитом в Н -форме, регенерируемым раствОром угольной кислоты, также полученной из дымовых газов, НКат + NaOH = 11аКат + H О
ИаКат + Н О + СО = НКат + NaHCO>
К полученному после регенерации катионита раствору бикарбоната натрия добавляют, если необходимо, еще некоторое количество этого реагента и используют для регенерации анионита.
Воду после Н-катионирования подвергают декарбонизации (удалению свободной угольной кислоты) в обыч10
Н0М декарбониэаторе 7, Допустимо .также удаление СО-, вместе с растворенным в воде кислородом при обычной термической деаэрации.
При обессоливании чистых природных вод, не требующих предварительного иэвесткования, коагуляции и осветления, предлагаеььп способ может быть начат сразу по стадии ионирования (в данном случае НСО -анионироваз ния) . При необходимости глубокого обескремнивания воды осуществляют ее обработку в анионитном фильтре 8, заполненном высокоосновным анионитом в ОН -AopMe, регенерируемым едким натром. Однако, если в известном способе обессоливания отработанный регенерационный раствор целиком направляется в сточные воды, то в предлагаемом способе этот раствор присоединяют к исходной воде. Содержащаяся в нем кремниевая кислота удаляется при предварительном известковании, а гидроксид натрия в итоге в виде бикарбоната попадает в раствор после регенерации Н-катионита и снижает количество NaHCO, которое необходимо добавить в раствор для регенерации анионита. Одновременно попадание в исходную воду гидроксида натрия позволяет снизить (на эквивалентное количество) дозу извести для известкования, Пример 1, Обессоливание воды проводят на лабораторной установке. Солесодержание исходной воды характеризуется следующими показателями, мг — экв/л:
Жесткость (содержание
Са + Mg+ 10
Г(елочно с ть (соде ржание НСО ) 5
Содержание магния 4
Содержание натрия 3
Сумма хлоридов и сульфатов 8! 511214 пропущено 10 л исходной воды. О ъем направленного в сточные води регенерационного раствора (беэ Отмыночных
sos ) cocvavzsrer 1, 5 rr, В ной воде в среднем содержится
8 мг-экн/л бикарбонатон натрия и кальция. Расход извести на второй стадии известкования составляет
8,5 мг-экв/л. В воде после изнест- 10 конания и фильтрования содержится
4 мг-экв/л гидроксида натрия и
0,5 мг-экв/л гидроксида и карбоната кальция. После катионирования на катионите, регенерируемом раствором угольной кислоты, жесткость обработанной воды не превьпцает 10 мкг-экв/л, содержание натрия менее 1 мг/л. В регенерационном растворе (1 л) содержится около 8 F бикарбоната натрия, 20
В этот раствор добавляют еще 37 г
NaHC0 и используют для регенерации анионита.
Количество сточных нод, полу,енных при обессоливании того же количества воды известным способом составляет 4 л.
TI p и м е р 2, Обессолин..гние про-водят, как описано в примере 1, но в качестве дополнительной стадии при- - 0 меняют глубокое обескремнивание воды на высокоосновном анионите, регенерируемом гидроксидом натрия, Получены аналогичные результаты по количеству сточных вод (1,5 л), но н раствор для регенерации анионита бикарбонат натрия не добавляют, При глубоком обескремнивании воды, обессоленной способом, выбранном н качес-ве прототипа„ количество сточных вод 40 возрастает до 6,5 л, что составляет
30 от расхода исходной воды, Предлагаемый сгособ позволяет н
3-4 раза снизить количество с браэукщихся в процессе обессоливапия ego÷- q5 ных воц и исключить применение для регенерации ионитон дорог их и агрес—
СИН1ПгХ СЕРНОЙ ИЛИ СОЛЯНой КИСЛОтЬ| И гидроокиси натрия „заменив их дешевой углекислотой, получаемой иэ дымо— ных газов, и бикарбонатом натрия, основное количество которогî Boзникает в процессе обессолинания в качестве побочного продукта.
Формула изобретения
1. Способ обессолинания природнь|х нод, включающий ее известков ание, коагуляцию, осветление, анис - ?„ Способ по и, 1, о т г. и ч аю шийся тем, чтс при необходимс сти глубокого обескремнивания природной воды после декарбонизации воду дополнительно подвергают аниониронанию на высокоосновном анионите в ОН -форме, регенерируемом гидроксидом натрия, а отработанный регенера-цнонный раствор направляют н исходную воду. 1511214 Исходная Иьбюсгпь. Юo Составитель В. Вилинская Техр ед M. Дидык Корректор О. Кравцова Редактор Т.Лазоренко Заказ 5857/25 Тираж 828 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
