Способ ионообменной денитрификации воды
Использование: в обработке воды ионным обменом и может быть использовано в практике хоз-питьевого водоснабжения. Сущность: обработку воды ведут в три стадии: на первой Н-катионированием до проскока бикарбонатов, на второй Na-CI или Cl-ионированием до проскока сульфатов, на третьей Cl-энионированием до проскока нитратов, при этом отработанные регенерационные растворы 1-й и 2-й стадий обрабатывают с выделением сульфата кальция и направляют на приготовление регенерационного раствора. Регенерацию анионита 3-ii стадии обработки воды ведут насыщенным раствором поваренной соли с отделением отработанного регенерационного раствора. Способ позволяет сократить расход реагентов на обработку воды с 3,24 кг/м до 245 г/м3, 1 з.п.ф-лы. СЛ С
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (ям С 02 F 1/42
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ (21) 4924159/26 (22) 02.04.91 (46} 15.08.93. Бюл, N 30 (71) Ташкентский филиал Всесоюзного комплексного научно-исследовательского и конструкторско-технологического института водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (72) П.И.Журавлев (73) Арендное предприятие Ташкентский научно-исследовательский институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (56) Авторское свидетельство ЧССР
М 200907, кл. С 02 Р 1/42, 1979.
Авторское свидетельство СССР
N. 1512651, кл. В 01 J 49/00, 1989.
Изобретение относится к обработке воды ионным обменом и может быть использовано в практике хоз-питьевого водоснабжения.
Целью изобретения является сокращение расхода реагентов, и удешевление процесса за счет сброса минерализованных сточных вод.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе ионообменной денитрификации воды, включающем О-анионирование, обработку ведут в три стадии: на первой Н-кэтионированием до проскока бикарбонатав, нэ вгорой — Na-Ci или Cl-ионированием до проскока сульфатов, на
„„БЦ „„1834851 АЗ (54) СПОСОБ ИОНООБМЕННОЙ ДЕНИТРИФИКАЦИИ ВОДЫ (57) Использование: в обработке воды ионным обменом и может быть использовано в практике хоз-питьевого водоснабжения, Сущность: обработку воды ведут в три стадии: на первой H-катионировэнием до проскока бикарбонатов, на второй Na-С! или
Cl-ионированием до проскока сульфатов, на третьей Cl-анионированием до проскока нитратов, при этом отработанные регенерационные растворы 1-й и 2-й стадий обрабатывают с выделением сульфата кальция и направляют нэ приготовление регенерационного раствора. Регенерацию анионита 3-и стадии обработки воды ведут насыщенным раствором поваренной соли с отделением отработанного регенерационного раствора.
Способ позволяет сократить расход реагентов на обработку воды с 3,24 кг/м до 245 г/м, 1 з,п.ф-лы. третьей — С1-энионированием для проскока нитратов. при этом отработанные регенерационные растворы 1-й и 2-й стадий обраба- © тывают с выделением сульфата кальция и (Л направляют на приготовление регенерационного раствора. Регенерацию анионита 3-й стадии обработки воды ведут насыщенным раствором поваренной соли с отделением отработанного регенерационного раствора, В смежных областях науки и техники известного технического решения с признаками обработки воды в три стадии: на первой Н-катионированием до проскока бикарбонатов, на второй Na-С! или CI-ионированием до проскока сульфатов, на
1834851
20
35
40 третьей — CI-анионирооанием до проскока нитратов при обработке отработанного регенерационного раствора 1-й и 2-й стадий с выделением сульфата кальция с последующим использованием для приготовления регенерационного раствора не обнаружено.
Способ осуществляется следующим образом.
Исходную воду обрабатывают в три стадии, На первой стадии воду фильтруют на
Н-катионитовом фильтре до проскока бикарбонтов. Происходит удаление из этой воды бикарбоната кальция и магния.
Регенерацию Н-катионитового фильтра ведут серной кислотой. Отработанный регенерационный раствор, содержащий CaS04 и
Mg SOa обрабат ывают известью с выделением сульфата кальция в твердом виде:
Ma SO< + Са(ОН)г = Ca50qf+ Mg(OH)z).
При содержании в растворе избыточной серной кислоты происходит ее нейтрализация с выделением сульфата кальция:
Нг304+ Са(ОН)г = CaSO При различных вариантах технологии, а также о зависимости от качества исходной воды обработка отработанного регенерационного раствора может производится без известкооания, т,е. без удаления ионов Ag путем осаждения избыточного сульг+ фата кальция. Раствор после обработки используют для приготовления регенерационного раствора серной кислоты. На второй стадии обработки воду попускают через Na-C1 ипи CI-ионитовый фильтр до и роскока сульфатов, При этом из обрабатываемой воды удаляют сульфаты (п и NaCI èîíèðîâàíèÿ также Саг и Mg ), В обработанной воде на выходе фильтра будут содержаться преимущественно хлориды и нитраты, Отработанный регенерационный раствор Сl-анионитового фильтра, содержащий МагЬОп и NaCI, обрабатывают хлористым кальцием с выделением сульфата кальция: NagSO + СаС1г =-. CaSOqk + 2NaCI. При использовании Na-Сl-ионитового фильтра в отработанном регенерационном г+ растворе будут содержаться ионы: Саг, Mg Na . БОп, С1, Этот раствор обрабатывают известью с выделением сульфата кальция и гидроокиси магния: MgSO< + Са(ОН)г = CaS04)+ Mg(OH)2). Растворы после обработки доукрепляют технической поваренной солью и используют для последующих регенераций фильтров. На третьей стадии обработки воду, содержащую преимущественно хпориды и нитраты, пропускают через С1-анионитовый фильтр до проскока нитратов. В обработанной воде будут содержаться преимущественно хлориды. Заработанный фильтр регенерируют насыщенным раствором поваренной соли. В процессе регенерации от- делают отработанный регенерационный раствор, который содер>кит хлористый натрий и нитрат натрия. ГIри этом вышеуказанные условия регенерации фильтра обеспечивают высокие концентрации указанных компонентов в отработанном регенерационом растворе, что облегчает последующую его утилизацию. Утилизация раствора возможна в 2-х вариантах: применение в сельском хозяйстве в качестве жидкого азотного удобрения или выпаривание с разделением солей, В последнем случае хлористый натрий возвращают на регенерацию фильтров, а кристаллический нитрат натрия реализуют потребителям. Пример 1, На обработку подается вода слеующего качества, мг-экв/л: Са г+ =4.0, Mg =- 0,57, Ка = 0.5, НСОз = 1,8, ЯОт =-0,94. С14 =0,8, КОз =1,53. Эту воду обрабатывают в три стадии. На первой стадии воду пропускают через Н-катионитооый фильтр до проскока бикарбонатоо в усредненном фильтрате 0,2 мг-экв/л. При этом содер>кание Са в фильтрате сниг жается до 2,4 мг-экв/л. Отобранный регенерационный раствор Н-катионитооого фильтра обрабатывают путем перемешивания и отстаивания (с выделением кристаллического сульфата кальция, после чего этот раствор используют дпя приготовления регенерационного раствора серной кислоты. На второй стадии воду попускают через Cl-анионитооый фильтр до проскока сульфаТоВ. Содержание анионов в обработанной воде будет следующее, мг-экв/л: НСОз =0,2, SO< =следы, CI = 1,74, МОз = 1,53, Отработанный регенерационный раствор CI-анионитового фильтра обрабатывают хлористым кальцием с выделением сульфата кальция, После обработки раствор, содержащий преимущественно хлористый натрий, используют дпя последующих регенераций фильтров. На третьей стадии воду пропускают через Cl-анионитовый фильтр, работающий в режиме удаления нитратов. Фильтр отключают на регенерацию при достижении концентрации нитратов в усредненном фильтрате 0,45 мг-экоlл, при этом содержание хлоридоо составляет 2,82 мг-экв/л при практическом отсутствии других анионов. Обработанная вода удовлетворяет требованиям ГОСТа 2874-82 на питьевую воду, Согласно указанного ГОСТа содержание 1834851 нитратов в питьевой воде не должно превышать 45 мг/л (0,726 мг-экв/л),.хлоридов— 350 мг/л (9,86 мг-экв/л), Фильтр третьей стадии обработки воды регенерируют насыщенным раствором по- 5 варенной соли. Отделяемый отработанный регенерационный раствор содержит 80 г/л нитрата натрия и 100 г/л хлористого натрия. Этот раствор упаривают с разделением кристаллических солей. Хлористый натрий воз- 10 вращают на регенерацию фильтров, а нитрат натрия реализуют как товарный реагент, Пример 2. Качество исходной воды и осуществление ее обработки — см.пример 1 15 с тем отличием, что на второй стадии воду пропускают не через Cl-анионитовый, а через Na-Ct-ионитовый фильтр, загруженный смесью высокоосновного анионита и сильнокислотного катйойита. После второй ста- 20 дии обработки вода содержит ионы, мг-экв/л: Са =1,46, Mg =0,57. Na =0.5, НСОз = 0,2, S04 = следы, CI = 1,74, N03 = =1,53. Фильтр 2-й стадии обработки воды ре- 25 генерируют раствором NaCI. Отработанный регенерационный раствор обрабатывают путем перемешивания и отстаивания (без добавления реагентов) с выделением сульфата кальция, после чего доукрепляют тех- 30 нической поваренной солью и используют для последующих регенераций, П р и м ер 3. Качество исходной воды, мг-экв/л: Са = 1,0, Mg = 2,0, Na = 2,07, г г+ + НСОз =1,8, ЯОл =0,94, О =0,8, МОз =1,53. 35 Технология обработки воды — см.пример 2 с тем отличием, что в отработанный регенерационный раствор Н-катионитового и Na-О-ионитового фильтров (1 и 2-я стадии обработки воды) дозируют известь из расче- 40 та осаждения магния. Качество фильтрата после 1-й ступени обработки (после Н-катионитового фильтра), мг-зкв/л: Са = 0,5, Mg = 0,9. Na г+ г+ + =2.07, НСОз = 0,2, SOn = 0.94, CI =0,8, ИОз = 1,53., 45 Качество воды после 2-й ступени обработки (после Na-С1-ионитового фильтра), мгзкв/л; Ca = 0,2, Mg = 0,26, йа = 2,07, НСОз = 0.2, S0< = следы, СГ = 1,74, КОз = 50 =1,53. После 3-й ступени обработки (после С1анионитового фильтра) содержание нитратов в воде снижается до 0,45 мг-экв/л, а количество хлоридов увеличивается до 2,82 мг-.экв/л. Расход реагентов на обработку воды стехиометрический; НгЯОл =- 1,6 г-зкв/м 3 (78,4 г/м ), СаО 100;(, = 1 74 г-эквlмз (48,7 г/м ), NaCt = 2.02 г-экв/м (118,2 г/м ). Общий расход реагентов — 245,3 г/м . Согласно известного способа, принятого за прототип, для регенерации анионита применяется вначале раствор NaCI концентрацией 100 г/л в количестве 5 м /м, затем з раствор в таком же количестве, содержащий 85,9 г/л Маг504 и 14,1 г/л ИаНСОз, Общий расход реагентов на регенерацию — 1000 кг на 1 м загрузки. При обменной емкости анионита 327,2 г-экв/м удельный расход солей на регенерацию составит 3 кгl м . При снижении содержания нитратов в воде с 1,53 до 0,45 мг-экв/л расход реагентов составит 3,24 кг на 1 м обработанной воды. Таким образом предложенный способ позволяет сократить расхозд реагентов на обработку воды с 3,24 кг/м до 245,3 г/м и исключить сброс минерализованных сточных вод. Формула изобретения 1. Способ ионообменной денитрификации воды, включающий и опускание ее через CI-анионитный фильтр до проскока нитрат-ионов с последующей регенерацией фильтра раствором хлористого натрия, о т ли ч а ю шийся тем, что, с целью сокращения расхода реагентов и удешевления процесса за счет уменьшения сброса минералиэованных стоков. воду предварительно пропускают через Н-катионитный фильтр до проскока ионов жесткости в фильтрат, затем через Na-Ct или CI-ионитный фильтр — до проскока сульфат-ионов, при этом отработанный регенерационный раствор Н-катионитного фильтра, содержащий сульфат кальция и магния и отработанный раствор Na-С!или О-ионитного фильтра, содержащий сульфат натрия и хлорид натрия, после выделения сульфата кальция направляют на регенерацию фильтров. 2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что отработанный регенерационный раствор CI-анионитного фильтра упаривают с получением соли нитрата натрия в виде товарного продукта и раствора хлористого натрия, используемого для повторной регенерации фильтра, 
