Способ умягчения воды

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТИЛЬСТВУ

4i

l (63) Дополнительное к авт. свид-ву(22) ЗаЯвлеио 180779 (23) 2801664/23-26 с присоединением заявки М— (23) ПриоритетОпубликовано 300681. Бюллетень Н9 24

Дата опубликования описания 300681 (51)М. Кл.з

С 02 F 1/42

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий 5З У@ 663. 632. 18 (088. 8) (72) Авторы изобретения

A. В. Смородинов, В. Н. Семенов, Л.С. Балюра и Я.К.Балабанович

Государственный всесоюзный проектный и научноисследовательский институт Гипронинеметаллоруд и Северо-Западный заочный политехнический институт (71) Заявители (54) СПОСОБ УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ

Изобретение относится к способам обработки умягчаемой воды и может быть использовано на предприятиях выпускающих слюдопластовую бумагу, тепловых электростанциях и других производствах, потребляющих умягченную воду.

Известны способы умягчения, основанные на фильтровании воды через ионообменные материалы в различного типа аппаратах: колоннах, намывных фильтрах и др. (1), Однако вода, направляемая на умягчение, должна пройти довольно сложную очистку от механических и органических загрязнений во избежание быстрого выхода из строя ионообменного материала.

Кроме того, эти способы не предусматривают ни очистки отработанных растворов хлористого натрия для повторного использования, ни утилизации десорбированных солей жесткости.

Для умягчения воды используют также способы, заключающиеся в связыва- нии ионов Са и Mg различными реагентами в практически нерастворимые соединения, отделяемые при отстаивании (2).

Но аппараты, предназначенные для осаждения образующейся взвеси нерастворимых соединений, крупногабаритны и материалоемки, а отдельные узлы их, например узел выведения осадка сложны в эксплуатации. Кроме того, из-за сравнительно высокой остаточной жесткости требуется, как правило, дополнительное умягчение воды на ионообменных фильтрах.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности: и достигаемому результату является способ обработки умягчаемой воды, включающий несколько последовательных операций очистку от механических и органических примесей в осветителях со взвешенным слоем гидроокиси алюминия; фильтрование воды, содержащей тонкодисперсную взвесь, на зернистых фильтрах; Na-катионирование регенерацию Na-катионата 6-8%-ным раствором хлористого натрия (3)

К недостаткам способа относятся сложность аппаратурно-технологической схемы предочистки неполное использование рабочей сорбционной ем- кости катионита из-за невысоких удельных расходов соли на регенерацию большой расход сорбента - гидроокиси

842034

4 ! алюминия и соли, понижающий техникоэкономические показатели процесса, так как затраты на эти реагенты составляют значительную часть эксплуатационных расходов; сброс отработанных сильно минерализованных растворов хлористого натрия в промышленную канализацию без очистки, 60

Цель изобретения — упрощение технологии водоподготовки;повышение сорбционной емкости N-катионита и осуществление очистки отработанного регенерационного раствора с его повторным использованием и получением вспомогательного фильтрующего материала сорбента, направляемого на предочист15 ку ум я гч аемой воды.

Поставленная цель достигается путем введения в отработанный регенерационный раствор содовощелочной смеси при рН 9,5-10,5. Полученный осадок отделяют фильтрованием и используют в качестве фильтрующего материала на стадии предварительного фильтрования, а фильтрат используют на стадии регенерации катионита. 25

Соду вводят из расчета близкого к стехиометрическому по реакции образования карбонатов Са и Mg, а количество щелочи зависит от требований, предъявляемых к очищенному раствору и должно обеспечить рН в пределах

9,5-10,5.

B этих условиях соли жесткости удаляются из раствора в виде кристаллического осадка углекислого кальция с примесьюосновного углекислого магния. Процесс кристаллизации осуществляют в изотермическом режиме при

400С и перемешивании.

Образующиеся кристаллы, имеющие низкое удельное сопротивление фильтрации, отделяют от раствора на намывном фильтре, промывают и используют в качестве вспомогательного фильтрующего материала — сорбента на стадии предварительного фильтрования 45 умягчаемой воды. Расход материала составляет 400-500 г/м поверхности фильтра, Раствор хлористого натрия после отделения:от осадка СаСО> и MgCO> с gp остаточной концентрацией солей жесткости в зависимости от активной реакции среды 8-?5 мг-экв/л нейтрализуют до рН 7-7,5 и вновь используют д я регенерации Остаточная жест- 55 костщ 25 мг-экв/л практически не влияет на процесс регенерации, так как в регенерационном растворе, приготовленном из технической соли, допускается суммарное содержание кальция и магния до 40 мг-экв/л.

Возврат раствора соли в процесс позволяет повысить ее удельный расход на регенерацию с 200-220 до 350400 r на 1 г-экв, сорбированных катионов. 65

Пример. Установка для очистки включает намывной патронный фильтр для предочистки воды и катионитовый фильтр, а также оборудование для приготовления регенерационного раствора хлористого натрия и получения кристаллического осадка.

Для умягчения используют предь рительно очищенную от механических и органических загрязнений воду с общей жесткостью 4 мг-экв/л при отно. шении Са к Mg 0:1. Умягчение осуществляют по типовой схеме одноступенчатого Иа-катионирования до насыщения катионита. B качестве ионообменного материала применяют сульфоуголь. Регенерацию проводят бЪ-ным раствором хлористого натрия при удельном расходе 350 r на 1 г/экв поглощенных катионов. При этом получают 8 л отработанного раствора, загрязненного солями Са и Mg с концентрацией соответственно 175 и

24 мг-экв/л. Очистку отработанного раствора осуществляют в реакторе объемом 12 л, снабженном мешалкой.

В отработанный раствор при температуре 40 С и перемешивании, добавляют 10%-ный раствор соды в количест-. ве, необходимом для выделения солей жесткости в виде нерастворимых соединений. Одновременно в реактор подают 5Ъ-ный раствор щелочи до создания рН 9,5.

Время перемешивания для образования кристаллического осадка составляет 10 мин.

Полученную суспензию фильтруют со скоростью 4 м/ч на намывном патронном фильтре при циркуляции суспензии по замкнутому контуру до получения прозрачного .фильтрата — очищенного регенерационного раствора.

Время фильтрации — 15 мин.

Очищенный раствор хлористого натрия с остаточной концентрацией солей жесткости 20,3 мг-экв/л нейтрализуют до рН 7,5, а осадок солей СаСО> и MgCO> промывают водой в течение

5 мин. Полученный осадок намывают на фильтр и используют далее на стадии предварительного фильтрования.

При фильтровании исходной умягчаемой воды, содержащей до 60 мг/л взвешенных веществ, со скоростью

1 5 м/ч в течение 4,5 ч давление на фильтре поднимается до 0,95 атм. Полученный фильтрат не содержит механических примесей. Концентрация органических загрязнений в очищенной воде уменьшается до 7 мг/л О в начальный момент фильтрования и постепенно поднимается до 10 мг/л О в конце работы. При насыщении катионита регенерацию его осуществляют уже имеющимся очищенным раствором хлористого натрия. В дальнейшем цикл повторяется, При работе в более жестких условиях (общее содержание орга842034

Формула изобретения

Составитель Л.Ананьева

Техред М,Голинка КоРректоР М.Демчик

Редактор Н. Безродная

Заказ 4969/21 Тираж 1007

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 нических примесей, состоящее из гуматов натрия — основной составляющей природных вод с величиной ХПК 100 мг

О /л. Фильтрование воды со скоростью

1,5 м/ч повышает давление на фильтре эа 5 ч работы до 1,1 атм. Полученный фильтрат также не содержит взвешенных веществ, а количество органических загрязнений составляет 9 мг О /л в начальный момент фильтрования и

12 мг О /л через 5 ч работы.

Таким образом предлагаемый способ позволяет умягчать воду и осуществлять одновременно очистку регенерационного раствора хлористого натрия как с целью его повторного исполь15 эования, так и для получения сорбента органических и механических загрязнений на предварительной стадии фильтрования.

Помимо экономии хлористого натрия 20 и прекращения сброса отработанных регенерационных растворов в канализацию беэ очистки, обеспечивается упрощение и удешевление процесса водоподготовки эа счет того, что пРедварительная подготовка воды перед непосредственным умягчением проходят в одну стадию с использованием в качестве фильтрующего вещества

СаСО, получаемого как отход при ЗО очистке регенерационного раствора

NaCe.Существенным является также повышение емкости поглощения фильтров на стадии Ба-катионирования.

Способ умягчения воды, включающий предварительную очистку от механических и органических соединений фильтрованием, Na-катионирование и регенерацию Na-катионита раствором хлористого натрия, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа, повышения сорбционной емкости катионита и повторного использования регенерационного раствора, последний подвергают обработке содовощелочной смесью при РН 9,5-10,5, отделяют образовавшийся осадок солей Са и Ng и используют его в качестве фильтрующего материала на стадии предварительного фильтрования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кастальский A.À,, Минц Д.М.

Подготовка воды для питьевого и промышленного водоснабжения. M.

Стройиздат, 1963, с.380.

2. Патент ФРГ 9 1218364, кл. 85 в 1/01, опублик. 1963.

3. Водоподготовка. Процессы и аппараты. Под ред. О.И.Мартыновой.M

Атомиздат, 1977, с.38.