Спосіб пом’якшення та знесолення високомінералізованих вод з сульфат-аніонами

1. Спосіб пом'якшення та знесолення високомінералізованих вод з сульфат-аніонами, що включає зв'язування іонів жорсткості у нерозчинні сполуки, який відрізняється тим, що у нерозчинні сполуки додатково зв'язують сульфат-аніони, їх зв'язування проводять при змішуванні води з гідроксидом барію, який вводять у кількості 32-98% від вмісту сульфат-аніонів, рН води доводять до 10,8÷10,5, відстоюють воду та продувають її вуглекислим газом з доведенням рН води до 7÷8,5. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що процес змішування води з гідроксидом барію проводять при температурі 20÷100°С. 3. Спосіб за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що воду додатково змішують з вапном. Корисна модель відноситься до методів пом'якшення та знесолення концентратів, що утворюються при застосуванні баромембранних методів очищення води, та може бути використана при очищенні високомінералізованих вод, коли наряду з пом'якшенням води необхідно вирішувати проблему вилучення з водних розчинів сульфатів. Відомі методи пом'якшення води з використанням лугів, соди, карбонату кальцію, вапна та різних комбінацій згаданих реагентів (Методы предотвращения накипеобразования при опреснении соленых вод. А.Т. Пилипенко, И.Г. Вахнин и др. // Химия и технология воды. - 1991. - т.13,№11. - С. 996-1013; Очистка сточных вод от сульфатионов с помощью извести и оксосульфата алюминия. Е.О.Сальникова, И.В.Гофенберг, Е.Н.Туранина и др.// Химия и технология воды. 1992. - т.14, №2. - С. 152-157). Недоліком таких методів є недостатня ефективність пом'якшення води, особливо за умови наявності сульфат іонів, або низька ефективність видалення з води сульфат аніонів при пом'якшенні води. Проблема одночасного пом'якшення води та вилучення з неї сульфат іонів виникає при очищенні високо мінералізованих вод, що утворились при скиданні в природні водойми шахтних вод. Ці води мають високу жорсткість (>8мг-екв/дм3) та високий вміст сульфатів. При очищенні таких вод баромембранними методами утворюються концентрати, концентрація сульфатів в яких підвищується до значень >1500мг-екв/дм3, а жорсткість води перевищує 20мг-екв/дм3, загальна мінералізація перевищує 3000мг/дм3. Найближчим за технічною суттю до корисної моделі є спосіб пом'якшення води за допомогою тризаміщеного фосфату калію (Патент Росії 2151746, МПК7 C02F5/00, 5/04, опубл. 27.06.2000). Метод оснований на внесенні у воду тризаміщеного фосфату калію, що сприяє зв'язуванню іонів жорсткості в малорозчинні фосфати кальцію та магнію при переході в воду іонів калію, що в цілому сприяє покращенню якості питної води. До недоліків даного методу слід віднести невисоку ефективність пом'якшення води, забруднення питної води фосфат іонами. При цьому загальний рівень мінералізації не знижується, тому що замість іонів кальцію та магнію в воду переходять іони калію. В основу корисної моделі поставлена задача зниження жорсткості та концентрації сульфат аніонів високо мінералізованих вод до рівнів, що відповідають вимогам на скид у водойми та вимогам до питної води. (19) UA (11) 43182 (13) U (21) u200901202 (22) 16.02.2009 (24) 10.08.2009 (46) 10.08.2009, Бюл.№ 15, 2009 р. (72) ЗГУРОВСЬКИЙ МИХАЙЛО ЗАХАРОВИЧ, ГОМЕЛЯ МИКОЛА ДМИТРОВИЧ, РИСУХІН ВОЛОДИМИР ВОЛОДИМИРОВИЧ, ІЛЬЧЕНКО МИХАЙЛО ЮХИМОВИЧ, ШАБЛІЙ ТЕТЯНА ОЛЕКСАНДРІВНА, КАМАЄВ ВІКТОР СЕРГІЙОВИЧ, ЧЕРНОВОЛОВ ГЕННАДІЙ ЮРІЙОВИЧ (73) ЗГУРОВСЬКИЙ МИХАЙЛО ЗАХАРОВИЧ, ГОМЕЛЯ МИКОЛА ДМИТРОВИЧ, РИСУХІН ВОЛОДИМИР ВОЛОДИМИРОВИЧ, ІЛЬЧЕНКО МИХАЙЛО ЮХИМОВИЧ, ШАБЛІЙ ТЕТЯНА ОЛЕКСАНДРІВНА, КАМАЄВ ВІКТОР СЕРГІЙОВИЧ, ЧЕРНОВОЛОВ ГЕННАДІЙ ЮРІЙОВИЧ 3 43182 Поставлена задача вирішується тим, що в способі пом'якшення та знесолення високо мінералізованих вод з сульфат аніонами, що включає зв'язування іонів жорсткості у нерозчинні сполуки, новим є те, що у нерозчинні сполуки додатково зв'язують сульфат аніони, їх зв'язування проводять при змішування води з гідроксидом барію, який вводять у кількості 32-98% від вмісту сульфат аніонів, рН води доводять до 10,8¸10,5, відстоюють воду та продувають її вуглекислим газом з доведенням рН води до 7¸8,5. Новим також є те, що процес змішування води з гідроксидом барію проводять при температурі 20¸100°С. Новим також є те, що воду додатково змішують з вапном. Спосіб реалізується наступним чином. В воду при ефективному перемішуванні, найкраще при температурі від 20 до 100°С, додається гідроксид барію, або вапно та гідроксид барію. Витрату цих реагентів вибирають так, щоб рН середовища досягав 10,8. Це важливо тому, що в концентратах, які утворюються при очищенні високомінералізованих вод, або в високомінералізованих водах міститься значна кількість магнію. Витрата гідроксиду барію складала 32¸98% від вмісту сульфатів. Це необхідно для того, щоб не допустити забруднення води сполуками барію. При цьому, регулюючи подачу гідроксиду барію, можна регулювати залишковий вміст сульфатів, а, регулюючи рН, можна регулювати ефективність пом'якшення води. Воду відстоюють протягом 1,0¸2,5 годин. Освітлену знесолену та пом'якшену воду після відстоювання при скиді в поверхневі водойми продувають вуглекислим газом до зниження рН 7¸8,5. В разі знесолення концентратів, що утворюються при підготовці води баромембраними методами, їх після знесолення та пом'якшення змішують з природною водою. При цьому при змішуванні знесо 4 леного концентрату з природною водою в співвідношеннях 2:8¸1:9 рН знижується до рівнів менше 8,5. Осад, отриманий при відстоюванні води, використовують для отримання сульфату барію. Реалізація даного способу пом'якшення та знесолення води описана в прикладі. Приклад. Процес пом'якшення та знесолення проводили при використанні концентрату, що утворився при підготовці питної води методом нанофільтрації з природної води з підвищеною мінералізацією. Дана природна вода характеризувалась жорсткістю на рівні 7,3¸8,3, загальним рівнем мінералізації 842-1304мг/дм3, вмістом сульфатів 241-550мг/дм3. Концентрат, що утворився після нанофільтраційного очищення води, мав наступні характеристики: жорсткість 21мг-екв/дм3, вміст кальцію 8,1мг-екв/дм3, лужність 11,5мг-екв/дм3, мінералізація 3,048г/дм3, вміст сульфатів 3 1574мг/дм (32мг-екв/дм3). До 1дм3 концентрату при перемішуванні та при температурі 20 або 100°С добавили гідроксид барію. Витрата гідроксиду барію від 10 до 32мгекв/дм3. В окремих дослідах перед додаванням гідроксиду барію в воду вносили вапно. Вапном воду доводили до певного рН, або вносили розраховану кількість вапна. Результати обробки порівнювали з дослідами, в яких використовували лише вапно без гідроксиду барію. Після внесення реагентів воду відстоювали протягом 2,5 годин. Осад відділяли на фільтрі. Воду аналізували на вміст сульфатів, іонів барію, визначали рівень рН, жорсткість (Ж) та мінералізацію води. Крім того, очищену воду змішували з природною водою в різних співвідношеннях з визначенням рН. Результати приведені в таблиці. Таблиця № п/п. 1 2 3 4 5 6 7 Реагент Ва(ОН)2 Ва(ОН)2 Ва(ОН)2 Ва(ОН)2 СаО СаО СаО Ва(ОН)2 Доза, мгекв/дм3 32 32 21 10 32 32 Т,°С 20 100 20 20 100 20 21 рН при VK/V 2:8 1:9 10.8 8.90 8.50 11.0 9.10 8.60 10.41 8.50 8.46 9.44 8.30 8.10 10.27 8.60 8.40 10.45 8.70 8.50 [SO42-], мг/дм3 179 81 459 685 1397 1525 [Ва2+], мг/дм3