Способ переработки сточных вод

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ н лвто скомм свидктшьствм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОТКРь(тий (21) 3629566/23-26 (22) 04.08.83 (46) 23.04.86.Бюл. и 15 (71) Районное знергетическое управление "Куйбышевэнерго" (72) В.В.Солодянников, Г.И.Букин, Б.Ф.Ремезенцев, В.И.Казачков и В.В.Дикоп (53) 663.632.7 (088.8) (56) 1.11абалин А.Ф. Очистка и использование сточных вод на предприятиях черной металлургии. — М.: Металлургия, 1968, с.235.

2. Малахов И.А. и Ошурков О.Ф.

Утилизация стоков установки химического обессоливания воды. — Энергетик, 1982, 9 1, с.31-33.

3. Рихтер Л.А., Волков Э,П., Покровский В.Н. Охрана водного и воздушного бассейнов от выбросов ТЭС.—

М.: Энергоиздат, 1981, с.199-200. (54)(57) 1.СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СТОЧНЫХ ВОД ионообменных водоподготовительных установок, включающий смешение щелочных и кислых вод, концентрирование с последующим осветлением, отличающийся гем, что, с целью уменьшения количества сбросных сточных вод и их минерализации, а также снижения расхода реагентов, в замкнутом контуре циркуляции смешивают сточные воды катионитовых фильтров водоподготовительных установок теплосети с щелочными сточныÄÄSUÄÄ 1225827 А

И114 С 02 Г 5/00 ми водами анионитовых фильтров обессоливающих установок в соотношении 1:0,3-1:0,1, затем смесь подают в шламоотстойник, где в присутствии осадка сульфата кальция и гидрата окиси магния проводят осветление воды, а осветленную воду смешивают со сточными водами водородкатионитовых фильтров обессоливающей установки до концентрации кальция 2030 мг-экв/кг и направляют на взрыхление и регенерацию катионитовых фильтров подпитки теплосети, а фильт. рат смешивают со сточными водами анионитовых фильтров.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что сточные воды катионитовых фильтров обессоливающих установок смешивают с осветленными водами в соотношении 1:2 — 1:7.

3. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что при регенерации фильтров водоподготовительных установок подпитки теплосети кислоту добавляют в стехиометрическом количестве в смесь осветленной воды и сточных вод водород-катионитовых фильтров через каждые 3-4 цикла фильтрации.

4. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и и .с я тем, что время прохожде-, ния регенерационного раствора в пре. делах фильтров установок подпитки теплосети ограничивают 8-15 мин.

2 катионитовых и анионитовых фильтров имеет кислую реакцию, что требует дополнительных расходов щелочных реагентов.

Цель изобретения — уменьшение количества сбросных сточных вод и их минерализации, а также снижение расхода реагентов.

Поставленная цель достигается тем, что при переработке сточных вод ионообменных водоподготовительных установок в замкнутом контуре циркуляции в начале смешивают сточные воды катионитовых фильтров водоподготовительных установок подпитки теплосети со щелочными сточными водами анионитовых фильтров обессоливающих установок в соотношении 1:0,3 "

l:0,l затем смесь подают в шламоотстойник, где в присутствии осадка сульфата кальция и гидрата окиси магния проводят осветление воды, а осветленную воду смешивают со сточными водами водород-катионитовых

>> фильтров обессоливающих установок до концентрации кальция 20-30 мг-экв/

/кг и направляют на взрыхление и ре.-. генерацию катионитовых фильтров подпитки теплосети, а фильтрат смешивают со сточными водами анионитовых фильтров.

При этом сточные воды катионитовых фильтров обессоливающих установок смешивают с осветленными водами в соотношении 1:2-1:7, а при регенеЗ рации фильтров водоподготовительных установок подпитки теплосети кислоту добавляют в стехиометрическом количестве в смесь осветленной воды и сточных вод водород-катионито вых фильтров через каждые 3-4 цикла фильтрации, а время прохождения регенерационного раствора в пределах фильтров установок подпитки теплосети ограничено 8-15 мин.

Пример. Теплоэлектроцентраль имеет установку подпитки теплосети с количеством стоков 80,32.т/ч и обессоливающую установку с количеством стоков 35,21 т/ч, иэ кото б рых 15 53 т/ч щелочные стоки анионитовых фильтров и 19,68 т/ч кислые стоки катионитовых фильтров.

Предлагаемый способ осуществляют по схеме, указанной на чертеже, и- Отработанные растворы катионитовых фильтров подпитки теплосети по трубопроводу 1 подают в смеситель 2, куда поступают по трубопроводу 3 от1 1

Изобретение относится к очистке сточных вод ионообменных водоподготовительных установок и может быть использовано при подготовке воды водоподготовительных установок теплоэлектроцентралей и котельных для повторного использования.

Известен способ очистки сточных вод натрий-катионитовых фильтров раствором соды, отстаиванием и фильтрованием раствора поваренной соли с целью последующего его использования для регенерации натрийкатионитовых фильтров (lj

Недостатками способа являются повышенный расход соды, увеличивающий стоимость очистки, и недостаточное уменьшение концентрации ионов магния, ухудшающих регенерационную способность получаемого раствора поваренной соли.

Известен способ очистки и повторного использования сточных минерализованных вод, включающий содоизвесткование, отделение осадка и последую щее упаривание до сухих солей (27 .

Недостатком способа является значительный расход реагентов на обработку сточных вод, особенно дефицитной дорогостоящей соды, кроме того, оставшееся после регенерации ионитовых фильтров избыточное количество кислоты и щелочи в сточных водах не используется в качестве реагентов для очистки, а нейтрализуется и безвозвратно теряется.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ очистки сточных вод ионообменных водоподготовительных установок, заключающийся в смешении кислых и щелочных стоков ионитовых фильтров обработке их дымовыми газами, отделе нии осадка и повторном использовании обработанной воды в системах оборотного водоснабжения (3) .

Недостатком данного способа является большое количество стоков с. высокой минерализацией после обработки, что резко увеличивает агрессивность воды оборотных систем, а при наличии продувки происходит загрязнение водоемов окружающей среды минеральными солями.

Кроме того, способ имеет ограниченное применение, так как он эффект вен только при обработке щелочных стоков, а в большинстве случаев смесь регенерационных вод водород25827 l работанчые регенерационные воды от фильтров первой 4 и второй 5 ступеней анионирования обессоливающей установки.

После смешения раствор направляют по трубопроводу 6 в шламоотстойник 7, где в присутствии химического осадка происходит осаждение сульфата кальция и гидрата окиси магния °

Полученный осветленный раствор по трубопроводу 8 направляют на узел 9 смешения, куда по трубопроводу 10 поступает сток отработанного регенерационного раствора водород-катионитовых фильтров первой 11 и второй 12 ступеней катионирования обессоливающей установки.

После смешения раствор направляют по трубопроводу 13 на регенерацию катионитовых фильтров подпитки теплосети 14.

При необходимости воду подкисляют, дозируя концентрированную серную кислоту по трубопроводу 15.

Избыточное количество осветленной воды, равное расходу сточных вод обессоливающей установки, выводится из контура по трубопроводу 16 и используется для восполнения потерь оборотных систем охлаждения.

Исходная вода подается на обработку в ионообменные фильтры по трубопроводам 17 и 18 на обессоливающую установку..

Химически очищенную воду катионитовых фильтров подпитки теплосети направляют по трубопроводу 19 на подпитку системы теплоснабжения, а фильтрат обессоливающей установки направляют по трубопроводу 20 на восполнение потерь основного теплового контура станции или котельной.

В табл.1 и 2 приведены экспериментальные данные по переработке сточных вод ионитовых фильтров предлагаемым способом, полученные на установке подпитки теплосети с катионитовыми фильтрами, регенерируемыми первоначально стехиометрическим расходом серной кислоты.

Изменение параметров качества стоков осуществляют изменением расходов стоков анионитовых и катионитовых фильтров обессоливающей установки.

Сточные воды фильтров умягчения установки подпитки теплосети и анио. нитовых фильтров обессоливающей установки смешивают в соотношении

1225827 4

1:0,8, I:0,3, 1:O,l и направляют в шламоотстойники.

Из табл.1 следует, что при увеличении доли сточных вод анионитовых фильтров выше 0,3 снижается экономичность способа из-за увеличения ðàñхода катионов водорода отработанных регенерационных стоков водород-катионитовых фильтров обессоливающей

1О установки на нейтрализацию с 2030 (при щелочности 13 5 мг-экв/кг) до 70-!OO (при щелочности 32,0 мгэкв/кг).

Дополнительно проводят смешение стоков в соотношении 1:0,05. В результате рН осветленного раствора уменьшается до 10,9, при этом остаточная концентрация магния возрастает до 3,5 мг-экв/кг, а степень

20 осаждения составляет только 49 92Х.

При уменьшении доли сточных вод анионитовых фильтров ниже 0,1 резко возрастает растворимость гидрата оки. си магния и степень осаждения магния

25 снижается.

Так, растворимость гидрата окиси магния при соотношении сточных вод

I:0,1 составляет 0,5 мг-экв/кг, что соответствует степени осалдения маг30 92Х а при соотношении 1:0,05 она возрастает до 3,5 мг-экв/кг, что соответствует степени осаждения менее 50 .

При смешении сточных вод в соотношении 1:0 3-1:0,1 достигается

35 уменьшение содержания кальция на

80Х а сульфатов — íà 50Х.

Стоки водород-катионитовых фильтров обессоливающей установки

40 (табл. 2) смешивают с каждым иэ растворовв о св етленной воды (табл. 1) в соотношении 0,5: 1; 0,3: 1; О, 1: 1 (I:2; 1:3,3; 1:10) и направляют на регенерацию фильтров умягчения.

Из табл 2 следует что при увеличении рН смешанных стоков или увеличении доли осветленной воды возрастает количество катионов водорода, которое теряется безвозвратно на нейтрализацию ионов гидроксила осветленной воды.

Так, при соотношении 3,3:1 расходов осветленной воды с рН 12,5 и стока водород-катионитовых фильтров

5 потери составляют 98,8, а при рН 11,24 — только 5,42 . (соответственно остаточная концентрация водорода 0,3 и 23,57 мг-экв/кг), 1225827

При увеличении соотношения до

10:1 при рН 12,5 потери катионов водорода составляют 1007, а при рН 11,24 — 16,29.

Из табл. 2 видно, что показателем для эксплуатационного контроля является концентрация катионов кальция, которая характеризует степень разбавления раствора и эффективность использования катионов.

С увеличением концентрации кальция растет количество катионов водорода, которое используют для регенерации фильтров умягчения.

Так при рН осветленной воды 12,13 и соотношении смешения ее со стоком водород-катионитовых фильтров

):0,5(2:)) концентрация кальция равна 32,2б мг-экв/кг, при этом концентрация катионов водорода составляет 27,0) мг-экв/кг, что соответствует 757 его использования для регенерации фильтров. При соотношении растворов 1:0,3 (3,3:1) концентрация кальция 2б,98 мг-экв/кг, концентрация катионов водорода

14,55 мг-экв/кг, процент использования 58,4, а при соотношении растворов 1:0,1(10:1) и концентрации кальция 19,78 мг-экв/кг концентрация водорода и процент его использования становится равным О.

Для предупреждения выпадения сульфата кальция в катионитовом фильтре и гипсования катионита замещение катионов кальция катионитами водорода и натрия в катионите ведут в два этапа.

Первый этап совмещают с периодом взрыхления и проводят слабым раствором кислоты и натриевых солей, полученным при смешении осветленных .вод после шламоотстойника. Эти воды содержат натриевые соли с отработанными регенерационными водами водородкатионитовых фильтров обессоливающей установки, которые имеют избыток кислоты (равный расходу кислоты, пошедшему на регенерацию водород- . катионитовых фильтров эа вычетом стехиометрического ее количества, пошедшего на задержание кальция, магния и натрия в процессе фильтрования). При этом концентрация кальция после смешения должна быть равной 20-30 мг-экв/кг.

Нижний предел определяют эффективностью использования катионов во5 !

О дорода сточных вод водород-катионитовых фильтров на регенерацию катионитовых фильтров подпитки теплосети и уменьшением безвозвратных потерь на нейтрализацию ионов гидроксила. Так при концентрации кальция 18 мг-экв/

/кг эффективность использования близка OX а при концентрации кальция 20 мг-экв/кг эта величина составляет в среднем 407.

Кроме того, с увеличением разбавления раствора снижается эффективность использования суммарной концентрации катионов-восстановителей (натрия и водорода/ .

Так при концентрации кальция 1518 мг-экв/кг суммарная концентрация водорода и натрия менее 707 от стехиометрической концентрации, расходуемой на восстановление рабочей емкости фильтров умягчения, а при концентрации кальция 18-20 мг-экв/кг становится вьппе 87Х, Кроме того, концентрация кислоты становится недостаточной для прохождения реакции замещения катионов жесткости в катионите.

Верхний предел концентрации жесткости 30 мг-экв/кг ограничен резким снижением периода химической индукции, т,е. временем, в течение которого не происходит образования твердой фазы сульфата кальция. В результате превышения устайовленного предела выпадение гипса происходит в слое катионита, что недопустимо.

Для получения концентрации жесткости в yñòàíoâëåííûõ пределах соотношение потоков кислых, стоков водород4Q катионитовых фильтров и осветленной воды при смешении должно соответствовать интервалу 1:2-1:7. Для предупреждения выпадения гипса на зернах катионита (гипсования) и повьппе45 ния экономичности процесса регенерации время контакта регенерационного раствора с катионитом ограничивают интервалом 8-15 мин, т.е.устанавливают допустимые верхний и нижний

50 пределы времени прохождения отдельных. порций раствора через фильтр.

При увеличении времени прохождения свьппе I S мин отмечается гипсование, свидетельством которого является понижение концентрации ионов сульфата в фильтрате регенерационного раствора. Так, установлено, что при увеличении контакта до 18 мин

7 l концентрация сульфат-ионов уменьшается на 1-2 по сравнению с исходной.

В результате гипсования снижается емкость поглощения катионита, увеличивается расход реагентов и воды на восстановление работоспособности фильтров. Причем снижение емкости поглощения при несоблюдении установленного предела приводит практически к полной потере работоспособностика катионита через 15-20 фильтроциклов.

Уменьшение времени прохождения раствора через фильтр ниже 8 мин снижает эффективность использования катионов водорода и натрия на восстановление рабочей емкости, что потребует дополнительного расхода реагентов.

Кроме того, несоблюдение нижнего предела (8 мин), который соответствует допустимому пределу интенсивности взрыхления, обычно применяемому на водоочистках фильтрующих материалов, приводит к их выносу.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения дос-, тигается за счет полного прекращения сбросов ионообменных установок подпитки теплосетей, осажцения задержан, ных в процессе ионного обмена катионов кальция и эквивалентного им количества сульфат-ионов, а также катионов магния без дополнительных затрат химических реагентов.

Таблица I

Показатели для состава сточных вад. Характеристики пасле осветления после смешения фильтров анионитоумягче- вых

1 ния фильтров

l:0,8 1:0,3 1:0,1 1:0,8 1:0,3

13091

Компоненты, яг-зкв/кг:

2Ф кальций Са, 43,45 60,16 71,1

15,2 .15,1 !5,0

78,21

0,1 О,! 0 5

3,52 4,87 5,75

1t маг.ний Mg

+ натрий Na+ водород Н

6 33

138,87 84,1I 63,05 49,26

84,11 63, 05 49.,26

40,3

0,3

Щелочнасть, мг-экв/кг

32,0 13,48 1,76

80,08 35,42 18,25 7,01

Обработка стоков по известному способу дает количество сбрасываемых вод в оборотную систему 115,3 т/ч, 225827 8 что на 80,3 т/ч больше, чем по пред= лагаемому.

Количество сбрасываемых солей по предлагаемому способу в среднем

5 составляет 1 77 кг/ч а по известноЭ му более 1046 кг/ч, при этом для получения в обработанных стоках по извес..ному способу концентрация жесткости, равной концентрации жесткости по предлагаемому, необходимо затратить 2,5 г 1067-ной каустической соды на каждую тонну стоков.

Кроме того, в результате регенерации катионитовых фильтров подпит- ки теплосети сточными водами, имеющими остаточную кислотность и высокую концентрацию натрия, увеличивается глубина регенерации катионита до 20-25Х и снижается эа счет этого удельный расход кислоты. Кислоту добавляют в смесь осветленной воды и сточных вод водород-катионитовых фильтров в стехиометрическом количестве через каждые 3-4 циклафильт25 рации

Предлагаемый способ при переработке сточных вод ионообменных установок теплоэлектроцентрали, имеющей водоподготовительную установку для подпитки теплосети производительностью

1000 т/ч, источником водоснабжения которой является городская водопроводная вода, сокращает количество сточных вод на 120 т/ч, а расход кислоты — на 2 т в сутки. По сравне35 нию с известным в предлагаемом способе полностью сокращается расход щелочных реагентов на обработку сточных вод.

Показатели при соотношении расходов стоков

1225827

Показатели для состава сточных вод Показатели при соотношении расходов стоков

Характеристики после осветленнн после смешения анноннтових фильтров

1:0,8 I:0 3

1>0 ) Компоненты, мг-зкв/кг: сульфаты 30 121,97

39,92 85,51 103, 04 1)4,5 хлоридм Cl 3, 1

17ю92 9э7 6>52 4э45 кремниевая кислота, Sip& 0,07 .0 92

0,45 0,27 . 0,15

138,87 84, ) 1 63,05 49,26

12,9 !2,55 12,26 l),84 р8

Соле содержание, г/кг

7,)4 7,9 8,22 8,4

8,54

Таблнда 2

Покаэатели лри соотношении расходов освет- ленного раствора и стоков водород-катионитовых *ильтров .

Характеристики г-""- — -" — — - ——

I 1:0,1 (I:0,5 I:0,3 !1!0,1

6Ь,57

32,32 27,05

3 &7 . 2 71

62,24 58,97

19 ° 87 32 ° 26 26>98 19>78 32>99 27>82 20 ° 78

11,4

I l3 3,87 2,71 1,13 4,13 3,08 1,49

16,49

7&,14 48 2 52,77 59 39 42,16 46,46

27 ° 01 14>55 34>83 23>578>22

14,67 0,3

108 аелочность, мг-экя/кг

2;43

19,27

203,4

106,24 91,28

70,9 106,61 91,71 71,40 107,59 69,84 71,26

8,91 4,67

5,24 6,02 3,3 3,65 4,14

0,99

6,8 хлориды С1

7,69

0,07

0,06 0,06

0,0Ь 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 сумма натрия и водорода

Ма + 1>

76,14 75,21 67,32 59

126,49

69,27

76,91

73,83 65,73 54,68

1,83

12,29 1,57 I,&4 1 1,38 1,46 1,63 2,09

6,26 7,11 6,39 5,45 6,93 6,03 5,06

3,52 рН

Солесодеркание, r/кг 11,8

6,82 .

7,48 сумма натрия и водорода .))а+ + Н

Компоненты, мг-эка/кг

1> кальций Са

1 ° магниЯ IIp

> натрий Ла

> водород Н

Компоненты, мг-экя/кг: . сульфаты 80

> кремниевая кисл»та

81г>, фильтров умягчения

40,6

3 5Z

Покаэатели для стока водородкетионнтовых фильтров

):0,8 1:0,3 1:0,1

Продолжение табл.!

57,65 58,!9 58,48

9,7 6,52 4,45

0,06 0,06 0,06

84э)) 63,05 49,26

12,5 12,13 11,24

5,9 5,01 4,44

1225827

Составитель А.Богачев

Редактор Н.Гунько Техред Л.Олейник Корректор И.Муска

Заказ 2026/17 Тираж 864 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 . Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4