Спосіб підготовки води для підживлення замкнутої системи водооборотних циклів

1. Спосіб підготовки води для підживлення замкнутої системи водооборотних циклів, який включає пом'якшення води методом осаджування накипоутворювачів та освітлення води шляхом пропускання води через кварцовий пісок, який від 38251 Найбільш близьким по технічній суті та досягаємому результату є спосіб підготовки води для підживлення замкнутої системи водооборотних циклів, який включає пом'якшення води методом осаджування накипоутворювачів та осві тлення води шляхом пропускання води через кварцовий пісок. Пом'якшення води методом осаджування накипоутворювачів включає обробку води хімічними реагентами та відділення шламу, а в ролі хімічних реагентів використовують вапно, сірчанокисле залізо та поліакриламід.(2). Недоліком відомого способу є його висока вартість, спричинена високою ціною природної води, що використовується для підживлення замкнутої системи водооборотних циклів. Крім того, відомий спосіб не забезпечує очистку води від аніонів СІ-, SО4--, NО3-, які нерідко значно забруднюють природну воду в разі різних аварійних ситуацій на виробництвах. Використання такої води для підживлення замкнутих водооборотних циклів спричиняє накопичення корозійно активних аніонів у замкнутій системі водооборотних циклів, що збільшує корозію технологічного обладнання та потребує підвищеного витрачання інгібіторів корозії. Разом з тим, хімічні, металургійні та інші виробництва мають значну кількість біологічно очищених промислових та побутових стічни х вод, які не використовують, а скидають у природні водоймища, забруднюючи їх домішками органічних та неорганічних сполук, солями жорсткості, аміаком, та корозійно активними аніонами СІ-, SО4-- та NО3-, значно збільшуючи при цьому жорсткість, лужність, біологічну та хімічну потребу кисню, окисленість та корозійну активність води у природних водоймищах. А в разі аварійних ситуацій технологічних процесів, внаслідок чого забруднення біологічно очищених стічних вод значно перевищує межу допустимих норм, скид таких стічних вод у природні водоймища нерідко спричиняє порушення екологічної безпеки природних водоймищ. Високі лужність, окислюваність, вміст солей жорсткості, органіки, аміаку, а також аніонів СІ-, SО4--, NО3-, в межах допустимих для цих стічних вод норм, а тим більше в межах значного їх перевищення, не дозволяють використовувати біологічно очищену промислову та побутову стічну воду для підживлення замкнутої системи водооборотних циклів. Спроба використання такої води у замкнутих системах водооборотних циклів, спричиняє високе накипоутворення, корозію та зменшення теплопередачі технологічного обладнання, яке охолоджується водою у замкнутій системі оборотного водопостачання . Застосування звичайних методів іонообмінної (катіонітної та аніонітної) обробки води спричиняє значне збільшення корозійної активності води, в зв'язку з її глибоким знесолюванням, оскільки, чим менше вміст солі у воді, тим більша її корозійна активність, внаслідок відсутності умов для утворення тонкої захисної плівки з накипоутворюючих солей. Застосування однієї аніонообмінної обробки біологічно очищеної стічної води від домішок аніонів шляхом пропускання її через свіжий аніоніт, в зв'язку з її високою лужністю та високим рН, приводе до збільшення лужності та жорсткості стічної води, в результаті утворення дисбалансу катіонів і аніонів, обумовленого утворенням та збільшенням концентрації протиіонів та, на наш погляд, надзвичайно активного поглинання аніонів. Крім того, наявність у воді органічних сполук знижує ємність аніонітів та посилює їх амфотерні якості. За звичаєм (1), для запобігання зниження ємності і посилення амфотерних якостей аніонітів воду попередньо пропускають через активоване вугілля. А для запобігання дисбалансу іонів, обумовленого утворенням та збільшенням концентрації протиіонів, воду спочатку пропускають через катіоніт, а потім через аніоніт. Але, як зазначалось вище, спільне застосування Н-катіонітної та аніонітної обробки спричиняє одержання глибоко знесоленої але корозійне активної води, внаслідок відсутності спроможності такої води створювати захисну протикорозійну плівку. В основу запропонованого винаходу поставлена задача створення такого способу підготовки води для підживлення замкнутої системи водооборотних циклів, в якому шля хом зміни умов здійснення процесу освітлення води або шляхом введення додаткової операції, з використанням самих по собі відомих речовин, забезпечуються умови для використання біологічно очищеної стічної води для підживлення замкнутої системи водооборотних циклів, внаслідок запобігання утворення та збільшення концентрації протиіонів, що за звичаєм спричиняють підвищення лужності та жорсткості води при аніонітній обробці води без попереднього очищення цієї води катіонітами. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі підготовки води для підживлення замкнутої системи водооборотних циклів, який включає пом'якшення води методом осаджування накипоутворювачів та освітлення води шляхом пропускання води через кварцовий пісок, кварцовий пісок використовують спільно з відпрацьованою аніонообмінною смолою, або воду додатково пропускають через відпрацьовану аніонообмінну смолу, а в ролі води використовують біологічно очищену стічну воду. Поставлена задача вирішується також тим, що використовують аніонообмінну смолу, відпрацьовану в процесі іонообмінного очищення води. Поставлена задача вирішується також тим, що кварцовий пісок і відпрацьовану аніонообмінну смолу використовують в об'ємному співвідношенні 1:(0,1-1,0). Поставлена задача вирішується також тим, що пом'якшення води методом осаджування накипоутворювачів включає обробку води хімічними реагентами та відділення шламу, а в ролі хімічних реагентів використовують вапно, сірчанокисле залізо та поліакриламід. Заявниками експериментально встановлено, що зміна умов здійснення процесу підготовки води, а саме, використання кварцового піску в поєднанні з аніонообмінною смолою, уже відпрацьованою в процесі очищення (знесолювання) води, при їх спільній або послідовній дії, в сукупності з операцією пом'якшення води, забезпечує можливість використання біологічно очищеної стічної води для підживлення замкнутої системи водооборотних циклів, за рахунок створення умов для запобігання 2 38251 утворенню та збільшенню концентрації протиіонів, що спричиняють підвищення лужності та жорсткості води при аніонітній обробці води. Використання запропонованого способу для підживлення замкнутої системи водооборотних циклів забезпечує конкретну користь: - приготування якісної води з біологічно очищеної стічної води, але не придатної для підживлення замкнутої системи водооборотних циклів з причини її високих показників по лужності, жорсткості, солеутриманню, окислюваності, сухому залишку, утриманню значної кількості іонів СІ-, SО4-і NО3-, та забрудненню домішками різних органічних та неорганічних речовин; - зниження витрат на підготовку води, за рахунок виключення використання високовартісної природної води; - зниження відходів виробництва: біологічно очищених стічних вод та відпрацьованих в процесі іонообмінного очищення (знесолювання) води аніонообмінних смол; - покращення екологічної атмосфери водоймищ та звалищ за рахунок практично повного виключення скиду біологічно очищених стічних вод у природні водоймища та скиду відпрацьованих аніонітів на звалище. Запропонований спосіб включає наступні операції: - пом'якшення біологічно очищеної стічної води методом висадження накипоутворювачів при обробці води хімічними реагентами, зокрема вапном, сірчанокислим залізом та поліакриламідом, з відділенням шламу; - освітлення води шляхом її пропускання через кварцовий пісок і відпрацьовану аніонообмінну смолу, взятих в об'ємному співвідношенні 1:(0,1-1). Причому відпрацьовану аніонообмінну смолу використовують або спільно з кварцовим піском, або окремо, шляхом послідовного пропускання води спочатку через кварцовий пісок, а потім через відпрацьовану аніонообмінну смолу. В якості аніонообмінної смоли використовують відпрацьований малолужний аніоніт, типу АН-31, або високоосновний аніоніт, типу АВ-17, які непридатні для подальшого використання в системі приготування хімічно знесоленої води з причини зниження їх динамічної ємності до 400-600 г-экв/м 3 та зниження об'ємної частки робочої фракції розміром 0,4-0,2 мм до 27-71%. Відпрацьований аніоніт використовують в процесі освітлення води до проскоку хлор іонів вище 90 мг/л. Потім аніоніт відновлюють звичайним методом - 4%-ним водним розчином NаOH і знову використовують для освітлення води відповідно до запропонованого винаходу. Запропонований спосіб пояснюється прикладами. Приклад 1. В циліндр, ємністю 1,2 л наливають 1л біологічно очищеної стічної води з цеху нейтралізації промислових стоків (цех НОПС) після біологічних очисних споруд, добавляють 5,4 мл 5%-ного водного розчину гашеного вапна, 1,5 мл 3%-ного водного розчину сірчанокислого заліза і 1,5 мл 1%-ного водного розчину поліакриламіду. Процес пом'якшення здійснюють протягом 4-х годин. Після чого пом'якшену воду відділяють від шламу декантацією (у виробничих умовах операцію пом'якшення води здійснюють одночасно з відділенням шламу та відділенням пом'якшеної води, в одному апараті - освітлювачі) і пропускають через фільтр змішаної дії, заповнений кварцовим піском та відпрацьованою аніонітною смолою АН-31, з динамічною обмінною ємністю 500 гекв/м 3 та 50%-ною об'ємною часткою робочої фракції у розмірі 0,4-0,2 мм. Співвідношення кварцовий пісок:відпрацьований аніоніт АН-31=1:0,5. Освітлення продовжують до одержання необхідної якості води. Підготовлену воду використовують для безперервного підживлення замкнутої системи водооборотних циклів. Якість вихідної біологічно очищеної стічної води та готової для підживлення замкнутої системи водооборотних циклів приведена в таблиці. Для порівняння в таблиці також приведена якість вихідної та підготовленої для підживлення природної води (прототип). Приклад 2. Приклад 2 здійснюють так, як і приклад 1, тільки вихідну біологічно очищену стічну воду беруть з більш високим утриманням іонів СІ-, SО4—, NО3-, високими рН, лужністю, жорсткістю, солеутриманням (сухий залишок), а також використовують відпрацьований високоосновний аніоніт АВ-17 при співвідношенні кварцовий пісок:аніоніт=1:0,3 при послідовному пропусканні води спочатку через кварцовий пісок, а потім через аніоніт. Якість вихідної та готової води приведена в таблиці. З приведеної таблиці видно, що якість води, приготовленої запропонованим способом не поступається якості готової води прототипу. Крім того, в запропонованому способі лужність та жорсткість води не підвищуються, а значно знижуються в процесі спільної дії кварцового піску з відпрацьованим аніонітом, що підтверджує запобігання утворенню та збільшенню концентрації протиіонів при здійсненні аніонітної обробки води без її попередньої обробки на катіонітах. Джерела інформації, прийняті до уваги при експертизі: 1. Ф.И. Белан, "Водоподготовка", Госэнергоиздат, М.Л., 1963г., с. 164-254. 2. Постоянный технологический регламент цеха внешнего водоснабжения производства декарбонизованной фильтрованной воды, утв. 27.09.1994г., с. 8-18., (прототип). 3 38251 Таблиця. № п/п 1 1 2 Якість Назва води 2 рН Лужність заг., мг-екв/л. 3 Жорсткість заг., мг-екв/л. 4 Сухий залишок 5 Cl-, мг/л 6 SO4--, мг/л 7 NO3-, мг/л 8 Окислення, мг 02/л 9 ХСК, мг 02/л 10 БСК 5 11 Швидкість корозії, мм/г Природна вода 3 6,5-8,5 3-5 Вихідна вода Стічна вода, приклади 1 2 4 5 6,5 8,5 6,8 7,8 Вода, готова для підживлення Природна Стічна вода, приклади вода 1 2 6 7 8 10,3-10,8 10,3 10,5 1,0-1,5 1,2 1,5 5-6 7,4 8,4 2-4 900 40-80 160-180 2-5 6-7 1020 100 250 49 10 1300 130 270 80 11 700 40-80 180-200 2-5 5 10-12 2 0,35 45 6,9 0,35 2 700 60 10 2 0,35 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4 4 80 200 5 5 10 2 0,35