Спосіб пом’якшення шахтних вод

Реферат: Спосіб пом'якшення шахтних вод, який включає обробку води вапном або вапном і алюмінатом натрію, або вапном та содою, причому в разі, коли лужність води вища її жорсткості, воду пом'якшують, додаючи до неї вапно в кількості 1,4-1,6 г-екв на 1 г-екв жорсткості води та 3 алюмінат натрію в кількості 0,0-20 мг/дм , в іншому випадку до води додають вапно в кількості 3 1,4-1,6 г-екв на 1 г-екв жорсткості води та соду в кількості 0-106 мг/дм . UA 68470 U (12) UA 68470 U UA 68470 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до методів пом'якшення води і може бути використана в процесах підготовки води для теплоенергетичних систем, систем охолодження в промисловості та енергетиці. Відомі методи пом'якшення води з використанням основних реагентів, таких як луг, сода, ванно, фосфати, алюмінати та різних комбінацій згаданих реагентів [Методы предотвращения накипеобразования при опреснении соленых вод / А.Т.Пилипенко, И.Г.Вахнин, В.И.Максин, З.А.Савченко // Химия и технология воды.-1991.-13,№1 1. - С.996-1013; Патент України 3090ΙΑ, МПК C02F5/02, опубл. 15.12.2000, бюл.№7]. Недоліками таких методів є недостатня ефективність пом'якшення вод із підвищеною жорсткістю та мінералізацією, забруднення води іонами алюмінію при використанні алюмінієвих коагулянтів. Найближчим за технічною суттю до корисної моделі є спосіб пом'якшення води за допомогою вапна або лугу та алюмінату натрію [Патент України 3186 МПК C02F5/00, CO2F1/54, опубл. 10.08.2009, бюл.№15]. До недоліків цього методу слід віднести контроль витрати вапна або лугу по рН середовища, що призводить до неточного дозування основних реагентів, застосування алюмінату натрію підвищує затрати на підготовку води та спричиняє її забруднення іонами алюмінію. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності пом'якшення та освітлення води, скорочення витрати алюмінату натрію при обробці води та зниження залишкового вмісту алюмінію у воді. Поставлена задача вирішується тим, що в способі пом'якшення шахтних вод, який включає обробку води вапном або вапном та алюмінатом натрію, або вапном та содою, та який відрізняється тим, що в разі, коли лужність води вища її жорсткості, воду пом'якшують, додаючи до неї вапно в кількості 1,4-1,6г-екв на 1г-екв жорсткості води та алюмінат натрію в кількості 0,03 20мг/дм , в іншому випадку до води додають вапно в кількості 1,4-1,6г-екв на 1г-екв жорсткості 3 води та соду в кількості 0-106мг/дм . Суть способу полягає в тому, що при внесенні у воду лужних реагентів відбувається гідроліз іонів магнію, перехід гідрокарбонатів в карбонати, утворення нерозчинних карбонатів кальцію, що суттєво впливає на концентрацію гідроксид-іонів у воді, тому рН середовища залежить від ряду процесів і не дозволяє чітко контролювати дозу реагенту, що додається у воду. В той же час ефективність пом'якшення, а саме залишкова жорсткість та лужність, однозначно залежить від витрати реагенту. При цьому встановлено, що для шахтних вод, в яких концентрація магнію перевищує концентрацію кальцію та часто лужність перевищує жорсткість води, процес пом'якшення протікає ефективно при витраті вапна від 1,4 до 1,6мг-екв на 1мг-екв жорсткості води. В разі, коли лужність води нижче жорсткості, доцільно поряд з вапном використовувати 3 соду в концентраціях до 106мг/дм для ефективного зв'язування іонів кальцію. Залишкова 3 жорсткість при обробці вапном або вапном і содою сягає 1,0-1,5мг-екв/дм . При застосуванні вапна у вказаних кількостях та алюмінату натрію залишкова жорсткість пом'якшеної води менше 3 1мг-екв/дм . Спосіб реалізується наступним чином. В воду при ефективному перемішуванні додавали розраховану кількість суспензії вапна, концентрація вапна в якій контролювалася по жорсткості та лужності. В разі, коли жорсткість води нижча лужності, соду не додавали. В окремих дослідах, крім вапна, додавали розчин алюмінату натрію. При жорсткості води, вищій за 3 лужність, додавали соду в кількості до 106мг/дм . Після внесення реагентів визначали рН середовища. Потім після перемішування протягом 10 хвилин суміш відстоювали 30 хвилин, освітлену воду фільтрували, визначали залишкове значення рН, жорсткості, лужності, концентрацію силікатів та алюмінію в разі використання алюмінату натрію. Про ефективність пом'якшення шахтних вод при фіксованому дозуванні вапна можна судити з результатів, приведених в прикладах. Приклад 1. 3 3 2+ 3 До проб шахтної води (Ж=12,5мг-екв/дм ; Л=13,8мг-eкв/дм ; [Са ]=4,5мг-екв/дм ; 2+ 3 3 [Mg ]=8,0мг-екв/дм ) об'ємом 200см при перемішуванні додавали суспензію вапна в кількості 3 350-689мг/дм . Визначали рН середовища. Після перемішування протягом 10 хвилин суміш відстоювали 0,5 години, освітлену воду відфільтровували, визначали залишкові значення рН, жорсткості та лужності води. Результати приведені в таблиці 1. 1 UA 68470 U Таблиця 1 Реагент Доза, мг/дм СаО СаО СаО СаО СаО СаО СаО СаО СаО СаО СаО СаО СаО СаО 5 3 Ж, мг-екв/дм поч. кін. 9,69 9,90 9,85 9,90 10,05 10,03 10,15 10,10 10,10 10,3 1 10,55 10,15 10,55 10,40 10,40 10,15 10,10 10,30 10,35 10,4 1 10,80 11,15 11,02 11,30 10,13 11,23 11,50 11,28 350 367 385 419 459 488 517 545 557 563 594 603 631 689 рН 5,75 5,57 5,25 5,09 1,86 2,47 2,31 1,57 1,85 1,64 2,61 2,75 3,73 3,58 3 3 С, мг-екв/дм 2+ 2+ Са Mg 0,80 4,95 0,76 4,81 0,72 4,53 0,95 4,14 1,17 0,60 0,79 1,68 1,10 1,21 1,00 0,57 0,86 0,99 0,89 0,75 2,45 0,16 2,50 0,25 3,69 0,04 3,22 0,36 3 Л, мг-екв/дм гідр. заг. 0,0 6,4 0,0 6,3 0,0 5,8 0,0 5,8 0,0 3,2 0,0 3,2 0,0 4,2 0,0 2,2 0,0 3,4 0,0 3,3 1,1 3,3 1,2 3,7 1,8 5,2 1,6 4,2 Ζ, % 54,00 55,44 58,00 59,28 85,12 80,24 81,52 87,44 85,20 86,88 79,12 78,00 70,16 71,36 Приклад 2. 3 3 2+ 3 До проб шахтної води (Ж=12,5мг-екв/дм ; Л=13,8мг-екв/дм ; [Са j=4,5мг-екв/дм ; 2+ 3 3 [Mg ]=8,0мг-екв/дм ) об'ємом 200см при перемішуванні додавали суспензію вапна в кількості 3 540-580мг/дм , в окремі проби, крім вапна, добавляли розчин алюмінату натрію в кількості 103 20мг/дм" по алюмінату натрію, в окремі проби, крім вапна або вапна та алюмінату натрію, 3 добавляли розчин сульфату заліза в кількості 42 мг/дм . Після відстоювання протягом 0,5 години освітлену воду відфільтровували, визначали залишкові значення рН, жорсткості та лужності, концентрацію алюмінію та силікатів. Результати приведені в таблиці 2. 10 Таблиця 2 рН Доза, 3 мг/дм Реагент СаО СаО СаО СаО СаО СаО; NaAl(OH)4 СаО; NaAl(OH)4, СаО; NaAl(OH)4;FeSO4, СаО; FeSO4, поч… 540 10,65 550 10,60 560 10,63 570 10,64 580 10,73 580; 10 10,90 580;20 10,90 580; 10; 42 10,80 580;42 10,75 кін. 10,61 10,75 10,68 10,65 10,75 10,65 10,84 10,41 10,40 Ж, мг3 екв/дм 1,75 1,64 1,39 1,26 1,05 0,92 0,88 1,25 1,31 С, мгЛ, мг-екв/дм' [SiO2]3, 3 екв/дм 3 мг/дм 2+ 2+ Са Мg Гідр. заг. 0,67 1,08 0,0 2,6 7,5 0,61 1,03 0,0 2,8 7,5 0,82 0,57 0,0 3,0 7,5 0,74 0,52 0,0 2,4 7,5 0.96 0,09 0,0 2,3 7,5 0,73 0,19 0,0 3,9 0,0 0,77 0,11 0,0 3,2 0,0 0,73 0,52 0,1 3,4 0,0 0,83 0,18 0,2 2,8 0,0 3 15 3 2+ Z, % 86,00 86,88 88,88 89,92 91,60 92,64 92,96 90,00 89,52 3 Приклад 3. До проб шахтної води (Ж=13,4мг-екв/дм ; Л=12,8мг-екв/дм ; |Са |=6,1мг-екв/дм ; 2+ 3 3 (Mg ]=7,3мг-екв/дм ) об'ємом 200см при перемішуванні додавали суспензію вапна в кількості 3 3 по СаО 535-647мг/дм , в окремі проби, крім вапна, добавляли соду в кількості 53-106мг/дм . Далі воду обробляли як в прикладі 1. Результати приведені в таблиці 3. Таблиця 3 №пп. Реагент 1 2 CaO CaO CaO CaO CaO 4 5 Доза, μ 3 г/дм 535 563 591 619 647 pH поч. 10,38 10,40 10,50 10,77 10,80 кін. 10,50 10,62 10,50 10,65 10,50 Ж, мг3 екв/дм 2,91 2,84 2,17 2,14 2,29 2 3 С, мг-екв/дм 2+ 2+ Са Mg 1,00 1,91 1,25 1,59 1,22 0,95 1,90 0,24 2,07 0,22 Л, мг-скн/дм гідр. чаг. 0,0 2,3 0,0 2,8 0,0 1,8 0,0 1,8 0,0 1,8 3 Z, % 78,28 78,81 83,81 84,03 82,91 UA 68470 U Продовження таблиці 3 6 7 8 CaO; Na2CO3 535; 53 CaO; Na2CO3 535; 106 CaO; Na2CO3 591; 106 10,40 10,52 10,62 10,19 10,32 10,45 1,63 1,14 1,09 0,55 0,63 0,75 1,08 0,51 0,34 0,0 0,0 0,0 2,5 2,3 2,4 87,84 91,49 91,87 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Спосіб пом'якшення шахтних вод, який включає обробку води вапном або вапном і алюмінатом натрію, або вапном та содою, який відрізняється тим, що в разі, коли лужність води вища її жорсткості, воду пом'якшують, додаючи до неї вапно в кількості 1,4-1,6 г-екв на 1 г-екв 3 жорсткості води та алюмінат натрію в кількості 0,0-20 мг/дм , в іншому випадку до води додають 3 вапно в кількості 1,4-1,6 г-екв на 1 г-екв жорсткості води та соду в кількості 0-106 мг/дм . Комп’ютерна верстка Н. Лисенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3