Спосіб очищення мінералізованих вод

1. Спосіб очищення мінералізованих вод, що включає освітлення води та її пом'якшення на іонообмінному фільтрі, який відрізняється тим, що мінералізовані води очищують на механічному фільтрі, змішують з коагулянтом, знезаражують, 3 и др. Комплексная переработка шахтных вод. Киев: Техніка, 1985, 183с.). До недоліків методу слід віднести складність процесів попередньої підготовки води, де воду спочатку очищають від завислих речовин, але після обробки основними реагентами при реагентному пом'якшенні її каламутність знову зростає і її знову необхідно освітлювати. При цьому на першій стадії використовують сульфат алюмінію, що призводить до додаткового забруднення води сульфатами. При реагентному пом'якшенні воду обробляють одночасно з вапном содою та лугом, а при вирівнюванні рН додають ще й соляну кислоту. Усе це супроводжується додатковим засоленням води при її пом'якшенні. При натрій-катіонному пом'якшенні у воду замість іонів жорсткості переходять іони натрію, що також призводить до підвищення мінералізації води. Недоліком технології є також необхідність використання зворотньоосмотичної установки. Такі установки практично повністю знесолюють воду, але при цьому в концентраті присутні практично всі іони, які містяться у вихідній воді, що ускладнює переробку концентратів. В описаному способі переробка концентрату після зворотньоосмотичної установки зводиться до витіснення сульфату натрію при насиченні води хлоридом натрію. Але при цьому не вирішена проблема знесолення розсолу, що утворюється після виділення сульфату натрію. Застосування діалізу для його доочищення, а потім електролізу з отриманням активного хлору є технологічно складним, економічно невигідним та недоцільним. В основу корисної моделі поставлена задача забезпечення високого виходу очищеної води на рівні питної, а також для комунально-побутового та промислового використання при повному вирішенні складної проблеми переробки концентратів, що утворюються в технологічному процесі очищення мінералізованих вод. Поставлена задача вирішується тим, що у способі очищення мінералізованих вод, що включає освітлення води та її пом'якшення на іонообмінному фільтрі, новим є те, що мінералізовані води очищують на механічному фільтрі, змішують з коагулянтом, знезаражують, дестабілізують ліофільні колоїдні системи, змішують з поліакриламідним флокулянтом, пропускають через двошаровий фільтр, виконаний з антрациту фракції 0,8¸1,6мм та піску фракції 0,5¸0,8мм, та через фільтр з піску фракції 0,3¸0,5мм, оброблюють бісульфітом натрію та ультрафіолетом, пом'якшують на іонообмінному фільтрі зі слабо кислим H+ катіонітом, фільтрують на нанофільтрі, відбирають перміат та доводять рН води до 6,0¸8,5 розчином соди або карбонату калію, причому іонообмінний фільтр періодично регенерують, отриманий після регенерації концентрат обробляють вапном та гідроксохлоридом алюмінію, змішують його з природною водою та подають на первинний процес очищення. Новим також є те, що як поліакриламідний флокулянт використовують катіонний або аніонний флокулянт в залежності від характеру домішок у воді. 43184 4 У запропонованій технології демінералізацію здійснюють за рахунок застосування нанофільтраційної установки, яка працює при меншому робочому тиску, ніж зворотньоосмотична, є менш енергозатратною і затримує більшу частину солей, що присутні у воді. При цьому пермеат за своїм складом відповідає вимогам до питної води. На стадії попередньої підготовки вода освітлюється при використанні коагулянтів та флокулянтів, знезаражується при обробці гіпохлоритом натрію. Крім того, воду частково пом'якшують пропускаючи через іонообмінні фільтри, заповнені слабокислотним катіонітом в кислій формі. Пом'якшення води дозволяє підвищити вихід перміату з 75 до 90¸95%. Після певної кількості циклів пом'якшення води іонообмінний фільтр підлягає очистці. Концентрат, отриманий після очистки іонообмінного фільтру, містить, в основному, сульфати та іони жорсткості. Після обробки його вапном та гідроксохлоридом алюмінію відбувається видалення сульфатів та пом'якшення води. Рівень мінералізації концентрату знижується до значень менше 1г/дм3, рівень жорсткості - до значень, менших 7мг-екв/дм3, що дозволяє змішувати його з природною водою, яка подається на установку. Спосіб може бути здійснено за допомогою установки, принципова технологічна схема якої представлена на фігурі. Установка складається з витратних баків гідроксохлориду алюмінію 1 та 24; витратного баку гіпохлориту натрію 2; змішувача 3; витратного баку флокулянту 4; вертикального відстійника з камерою пластівцеутворення 5; резервуару освітленої води 6; насосів 7, 12, 16, 18, 22, 23, 31; механічних фільтрів 8, 9; витратного баку бісульфіту натрію 10; ультрафіолетової установки 11; витратного баку розчину соляної кислоти 13; катіонообмінного фільтру 14; резервуару-відстійника регенераційних розчинів 15; резервуару пом'якшеної води 17; нанофільтраційна установка 19; витратного баку карбонату натрію (калію) 20; резервуару чистої води 21; резервуару демінералізованого концентрату 25; витратного баку вапна 26; просвітлювача із завислим шаром осаду 27; фільтр-пресів 28, 30; шламосховища 29; резервуару-відстійника 32. Лініями І-VI позначені наступні шляхи: І - подачі природної води; II - подачі води до споживача; III подачі Н2SO4; IV, V - подачі осадів на захоронення або переробку; VI - подачі осаду на переробку. Спосіб очищення води реалізується за допомогою наведеної установки наступним чином. Природна вода після очищення на сітковому фільтрі на водозаборі на стадії попередньої підготовки освітлюється при обробці її коагулянтом (гідроксохлоридом алюмінію). При цьому коагулянт подається у воду перед змішувачем 3. На цій стадії у воду додається гіпохлорит натрію для знезараження води та для дестабілізації ліофільних колоїдних систем, що сприяє підвищенню ефективності освітлення води при відстоюванні та фільтруванні. Після змішувача перед камерою пластівцеутворення, вмонтованою у вертикальний відстійник, у воду додається поліакриламід ний 5 флокулянт (катіонний або аніонний в залежності від характеру домішок у воді). Освітлена у відстійнику вода подається на фільтри 18, 19. На першій стадії фільтрування використовуються двошарові фільтри із завантаженням антрацитом фракції 0,8¸1,6мм та піском фракції 0,5¸0,8мм. На першій стадії фільтрування каламутність знижується до 0,5мг/дм3. На другій стадії фільтрування, де відбувається практично повне видалення завислих домішок, використовується пісок фракції 0,3¸0,5мм. Для видалення залишкового хлору воду обробляють бісульфітом натрію. Для повного знезараження води її обробляють ультрафіолетом. Для підвищення виходу очищеної води, зменшення об'ємів концентратів та запобігання солевідкладенням на мембранах нанофільтраційної установки, воду пом'якшують, пропускаючи через катіонний фільтр 14. Фільтр 14 завантажений слабокислотним катіонітом в Н+-формі. Такий підхід забезпечує зниження карбонатної жорсткості до значень 0,1¸0,2мг-екв/дм3 при зниженні загальної жорсткості до 2,0¸3,0мг-екв/дм3 (в залежності від постійної жорсткості води). Так як іоніт більш селективний до іонів Са2+ ніж до іонів Mg2+ то на катіоніті затримуються переважно іони Са2+ а в розчині залишаються іони Mg2+. Рівень рН знижується до 4. За даних умов, враховуючи високу розчинність сульфатів та хлоридів магнію, а також відсутність у воді карбонатів та низьку концентрацію іонів кальцію (до 1мг-екв/дм3), вода стабільна до осадко-відкладень і тому її можна фільтрувати без застосування антискалантів, які є досить дорогими та використання яких супроводжується вторинним забрудненням води. Оскільки на сьогодні відомі слабокислотні катіоніти з високою обмінною ємкістю (~4000г-екв/м3), то з врахуванням лише часткового пом'якшення води такі фільтри будуть працювати тривалий час без регенерації. Пом'якшена вода поступає на нанофільтраційну установку 19. Відбір перміату досягає 90¸95%. Для доведення рН до 6,0¸8,5 очищену воду обробляють розчином соди або карбонату калію. Після цього вода відповідає вимогам до якості питної води. Катіонообмінний фільтр регенерують 5%-ою соляною кислотою. Відпрацьовані регенераційні розчини в резервуарі 15 обробляють сірчаною кислотою. При цьому з кислоти випадає сульфат 43184 6 кальцію. Відстояну кислоту використовують повторно для регенерації іоніту. Іоніт після регенерації промивають освітленою водою. Промивні води об'єднують з концентратом і направляють на переробку. Концентрат із нанофільтраційної установки 19 використовують для промивки механічних фільтрів 8, 9 та спушення іоніту перед регенерацією в катіонообмінному фільтрі 14. Промивні води та воду після спушення збирають в резервуар-відстійник 32. Освітлені концентрати з відстійника 32, фільтрати з фільтр-пресів 28, 30 та воду після промивки катіонного фільтру 14 разом із невикористаним концентратом з нанофільтраційної установки 19 направляють в просвітлювач 27. На вході в просвітлювач воду обробляють вапном та гідроксохлоридом алюмінію. Реагенти додають, виходячи із вмісту сульфатів у концентраті, враховуючи, що при цьому утворюється нерозчинний комплекс складу 3СаО×Аl2О3×3СаSО4×31Н2О. Реакцію середовища доводять до рН=11,5¸11,7. При цьому з води видаляються сульфати, залишкова концентрація яких сягає 50¸400мг/дм3. Крім того, знижується жорсткість води за рахунок видалення карбонату кальцію та гідроксиду магнію. Освітлений концентрат з рН=10,5¸11,2 та із рівнем мінералізації >1г/дм3 змішується із природною водою та поступає на очисну установку. При змішуванні концентрату з природною водою в співвідношеннях 1: 9рН води досягає 8,3¸8,7. Проте залужнення води в даному випадку не впливає на процес підготовки води, тому що вона проходить через катіонообмінний фільтр 14, де катіоніт знаходиться в кислій формі і забезпечує зниження рН до 4,0. Осад з освітлювача 27 після ущільнення можна направляти на захоронения або виробництво будівельних матеріалів, так само як і осад з резервуару 15. Осад з відстійника 5 та резервуару 32 після ущільнення направляється на захоронения. Таким чином, запропонована технологія дозволяє отримувати питну воду із високомінералізованих джерел і є маловідходною. 7 Комп’ютерна верстка О. Рябко 43184 8 Підписне Тираж 28 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