Спосіб стабілізації води щодо осадковідкладень в баромембранних процесах очищення води

Спосіб стабілізації води щодо осадковідкладень в баромембранних процесах очищення води, 3 води до 6,77,2 при досягненні рівня жорсткості 3 1,53,0 мг-екв/дм без додаткового застосування реагентів. Суть способу полягає в тому, що при проходженні води через слабокислотний катіоніт в кислій формі її жорсткість знижується до 0,952,2 мг3 3 екв/дм при зниженні рН до 3,554,50 мг-екв/дм . Після проходження через нанофільтраційну мембрану жорсткість води знижується 0,30,4 мг3 екв/дм , при зворотноосмотичному очищенні відбувається практично повне видалення іонів жорсткості із води, що недопустимо для питної води. Оскільки концентрація іонів кальцію у воді після іонообмінного фільтра знижується до 0,4 мг3 3 екв/дм , а лужність води дорівнює 0 мг-екв/дм , то вихід перміату буде залежати лише від максимальної концентрації сульфату кальцію, розчинність 3 якого досягає приблизно 2 г/дм . А це значить, що концентрація сульфату кальцію в концентраті по3 винна бути не більше 29 мг-екв/дм . Тобто вихід перміату в даному разі може досягати 98 % при 3 концентрації сульфату кальцію 20 мг-екв/дм . Перміат в даному випадку має рН 5,25,5, жорсткість 3 менше 0,4 мг-екв/дм і може бути використаним для регенерації катіонообмінного фільтра, запов2+ 2+ неного слабокислотним катіонітом в Са -, Мg формі. При пропусканні перміату через такий фільтр рН піднімається до 6,77,2 при досягненні 3 рівня жорсткості 1,53,0 мг-екв/дм , що відповідає вимогам до питної води. При цьому відбувається регенерація слабокислотного катіоніту на 3050 %, що дозволяє на стільки ж знизити витрату кислоти на регенерацію катіоніту. В даному випадку відпадає необхідність в нейтралізації перміату карбонатом калію. Спосіб реалізується наступним чином. Воду, освітлену методом коагулювання та фільтрування 3 з жорсткістю 4,09,9 мг-екв/дм , пропускають через катіонообмінний фільтр, заповнений слабокислотним катіонітом в кислій формі. При цьому відбувається сорбція іонів жорсткості та домішок іонів важких металів, якщо вони присутні у воді. Жорст3 кість води знижується до 0,952,2 мг-екв/дм , рН 3 до 3,554,5, лужність знижується до 0,0 мг-екв/дм . В цілому залишкова жорсткість води визначається постійною жорсткістю води, так як солі кальцію та магнію і сильних кислот не сорбуються на слабокислотному катіоніті в кислій формі. Робоча ємність катіоніту DOWEX МАС-3 по іонах жорсткості 3 сягає приблизно 3000 мг-екв/дм , повна обмінна 3 ємність приблизно 3900 мг-екв/дм . Далі воду пропускають через баромембранну установку (нанофільтраційну або зворотноосмотичну). Вихід перміату складає більше 90 %. Перміат з жорсткістю 62070 4 3 менше 0,4 мг-екв/дм та з рН приблизно 5,4 пропускають через відпрацьований катіонообмінний фільтр, заповнений слабокислотним катіонітом в 2+ 2+ Са -, Мg -формі. Жорсткість перміату після іоно3 обмінного фільтра - 1,53,0 мг-екв/дм , лужність 3 дорівнює 1,53,0 мг-екв/дм , рН дорівнює 6,77,2. Ступінь регенерації катіоніту при пропусканні 3 3 500700 дм води на 1 дм іоніту досягає 3050 %. Для повної регенерації катіоніту використовують розчини 13 %-ої соляної кислоти. Вирішення проблеми нейтралізації перміату без застосування додаткових реагентів та зменшення витрати кислоти на регенерацію катіоніту за рахунок часткової регенерації його при пропусканні перміату можна побачити з результатів, наведених у прикладах. 3 Приклад 1. Через колонку, заповнену 100 см катіоніту DOWEX МАС-3 в кислій формі, пропуска3 ли водопровідну воду (Ж=4,00 мг-екв/дм , 2+ 3 2+ 3 С(Са )=2,90 мг-екв/дм ,C(Mg )=1,10 мг-екв/дм , 3 Л=3,95 мг-екв/дм , рН=7,4), відбираючи проби по 1 3 дм та визначаючи в них рН, жорсткість, лужність, 3 вміст кальцію та магнію. Відібрали 120 дм фільтрату, визначили його характеристики - рН, жорсткість (Ж), лужність (Л), концентрації іонів кальцію та магнію, розрахували робочу обмінну ємність іоніту. Для визначення повної обмінної ємності 3 3 пропустили 200 дм води. Перші 120 дм фільтрату пропустили через нанофільтраційний фільтр. 3 Відбір перміату 110 дм , відповідно концентрату 3 10 дм . Визначили характеристики перміату та 3 концентрату. Перміат пропустили через 100 см 2+ відпрацьованого катіоніту DOWEX МАС-3 в Са -, 2+ Мg -формі. Визначили характеристики фільтрату, розрахували ступінь регенерації катіоніту. Результати наведені в таблиці 1. 3 Приклад 2. Через колонку, заповнену 2 дм катіоніту DOWEX МАС-3 в кислій формі, пропускали 3 1000 дм попередньо освітленої води з Ісаковсько3 го водосховища (м. Алчевськ) (Ж=7,90 мг-екв/дм , 2+ 3 2+ 3 С(Са )=3,50 мг-екв/дм ,C(Mg )=4,40 мг-екв/дм , 3 Л=5,90 мг-екв/дм , рН=8,1). Характеристики води + після Н -катіонування та розраховані величини обмінної ємності іоніту приведені в таблиці 2. Робочу ємність розрахували після пропускання 1000 3 3 дм води, повну - після пропускання 1250 дм во3 ди. Після цього перші 1000 дм води пропустили через нанофільтраційну установку. Вихід перміату 3 3 900 дм , відповідно концентрату - 100 дм . Перміат пропустили через відпрацьований катіоніт DOWEX 2+ 2+ МАС-3 в Са -, Мg -формі. Визначили характеристики фільтрату, розрахували ступінь регенерації катіоніту по кількості вимитих з іоніту іонів кальцію та магнію. Результати наведені в таблиці 2. 5 62070 6 Таблиця 1 № п/п Ж, мг3 екв/дм Тип води Водопровідна вода 4,00 + Вода після Н1,15 катіонування Перміат 0,37 Концентрат 11,43 Фільтрат після катіонного фільтра в 1,70 2+ 2+ Са -, Mg -формі 1 2 3 4 5 Концентрація, 3 мг/дм Са 2+ Mg 2+ Ступінь регенерації катіоніту, робоча Z, % ОДЕ, мг-екв/дм Л, мг3 екв/дм рН повна 3 2,90 1,10 3,95 7,40 0,28 0,87 0,00 4,35 3950 3135 0,12 1,57 0,25 6,35 0,12 0,00 5,32 3,58 1,26 0,44 1,65 6,93 50,1 Таблиця 2 № п/п 1 2 3 4 5 Ж, мг3 екв/дм Тип води Освітлена природна вода + Вода після Н катіонування Перміат Концентрат Фільтрат після катіонного філь2+ 2+ тру в Са -, Mg формі Концентрація, 3 мг/дм Са 2+ Mg 2+ Л, мгрН 3 екв/дм ОДЕ, мг-екв/дм повна 3 робоча Ступінь регенерації катіоніту, Z, % 7,90 3,50 4,40 5,90 8,01 1,65 0,40 1,25 0,00 4,66 3854 3045 0,40 15,95 0,15 3,91 0,25 12,04 0,20 0,00 5,40 3,64 2,40 1,10 1,30 2,30 6,87 32,0 Комп’ютерна верстка І.Скворцова Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601