Спосіб очистки та використання шахтної води з ліквідованої шахти як зворотної води металургійного виробництва

Реферат: Спосіб очистки та використання шахтної води з ліквідованої шахти як зворотної води металургійного виробництва включає стадію попередньої очистки води у відстійнику, освітлення води після очистки у відстійнику, очистку води реагентним осадженням з доданням розчину лугу, зневоднення осаду після відстоювання, нейтралізацію води розчином кислоти, знесолювання води на установці зворотного осмосу й повторне використання очищеної води. Попередню очистку шахтної води від суспендованих речовин проводять у відстійнику, як такий використовують частково затоплені гірничі виробки ліквідованої шахти. UA 69726 U (12) UA 69726 U UA 69726 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до водопостачання металургійного виробництва, а саме до безвідходної технологічної схеми водопостачання металургійного виробництва з використанням як джерела водопостачання шахтної води з ліквідованої шахти. Найбільш близьким, за технічною суттю до способу, що заявляється, є спосіб очистки зворотних вод металургійного виробництва з підвищеним вмістом фосфатів від важких металів та їх солей, що включає стадію попередньої очистки реагентним осадженням з доданням розчину лугу, освітлення води після реагентної очистки у відстійнику, зневоднення осаду після відстоювання, нейтралізацію води перед зворотним осмосом розчином кислоти, знесолення на установці зворотного осмосу, регенерацію зворотно-осмотичних мембран у режимі знесолення в лужному середовищі й повторне використання очищеної води, при цьому реагентне осадження додатково ведуть вапняним молоком та флокулянтом при рН 10,5-11,5. потім проводять ущільнення осаду після відстоювання в осадоущільнювачі та сушіння осаду на фільтрпресі, очистку води від суспендованих речовин проводять на фільтрі із зернистим завантаженням, далі проводять зм’якшення води на іонообмінному фільтрі, що заповнений слабокислотною катіонообмінною смолою у Na-формі, потім ведуть очистку води на фільтрі тонкої очистки, проводять знесолювання при рН 7-7,5, робочий тиск води на першому ступені 2 2 установки зворотного осмосу складає 20 кгс/см , а на іншому ступені - 55 кгс/см , як очищену воду використовують фільтрат першого ступеня, фільтрат другого ступеня повертають для повторного очищення на перший ступінь [Патент на винахід РФ №2426699, кл. C02F 9/08, опублікований 20.08.2009]. Недоліками відомого способу є значне екологічне навантаження на природні водні об’єкти, ненадійність водопостачання виробництва, значні витрати природних водних ресурсів та велика собівартість водопостачання. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу очистки та використання шахтної води з ліквідованої шахти як зворотної води металургійного виробництва, в якому проведення попередньої очистки шахтної води від суспендованих речовин у відстійнику, використання як відстійника частково затоплених гірничих виробок ліквідованої шахти, в яких формується приплив шахтної води, фільтрування шахтної води після вапнування з коагуляцією, часткове зм’якшення води содовапнуванням та її знесолення на двоступінчастій установці зворотного осмосу, переробка отриманих розсолів з можливістю отримання солепродуктів, забезпечують використання шахтної води з ліквідованої шахти як джерела водопостачання енергетичних об’єктів та підживлення зворотних систем металургійного виробництва, цим забезпечується надійність водопостачання виробництва, значна економія природних водних ресурсів, зниження витрат на водопостачання, зменшення екологічного навантаження на природні водні об'єкти. Поставлена задача вирішується тим, що в способі очистки та використання шахтної води з ліквідованої шахти як зворотної води металургійного виробництва, що включає стадію попередньої очистки води у відстійнику, освітлення води після очистки у відстійнику, очистку води реагентним осадженням з доданням розчину лугу, зневоднення осаду після відстоювання, нейтралізацію води розчином кислоти, знесолювання води на установці зворотного осмосу й повторне використання очищеної води, згідно з корисною моделлю, передбачені наступні відмінності: - попередню очистку шахтної води від суспендованих речовин проводять у відстійнику, як такий використовують частково затоплені гірничі виробки ліквідованої шахти, в яких формується приплив шахтної води; - проводять фільтрування шахтної води після вапнування з коагуляцією; - виконують часткове зм’якшення води содовапнуванням; - проводять знесолення води на двоступінчастій установці зворотного осмосу; - переробляють отримані розсоли з можливістю отримання солепродуктів - кухонної солі й сульфату натрію. Спосіб пояснюється кресленням, де зображена запропонована схема хімводоочистки на Донецькому металургійному заводі. Схема хімводоочистки шахтної води складається з відстійника 1, як такий використані частково затоплені гірничі виробки ліквідованої шахти, в яких формується приплив шахтної води, технологічний вузол 2 очистки води вапнуванням з коагуляцією, механічний фільтр 3, технологічний вузол 4 очистки води содовапнуванням, механічний фільтр 5, з якого вода надходить до вузла 6 нейтралізації сірчаною кислотою та через вузол 7 натрій-катіонування до установки 8 зворотного осмосу, з якого розсоли надходять до вузла 9 переробки розсолів для отримання солепродуктів. 1 UA 69726 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Спосіб виконується на прикладі технологічної схеми водопостачання Донецького металургійного завода з використанням джерела водопостачання у вигляді шахтної води з ліквідованої шахти їм. М. Горького. До цеху хімводопідготовки завода як вихідна вода раніше надходила вода практично питної якості з каналу "Сіверський Донець-Донбас". При можливості подачі технічної води з річки Кальміус, отримати технічну воду потрібної якості, що придатна для використання на енергетичних об’єктах та у зворотних системах водопостачання, не представлялося можливим, через те, що в технологічній схемі були відсутні пристрої, що забезпечують знесолення та зм'якшення води. Таким чином, у разі виникнення перерви чи обмеження у об’ємах подачі води з каналу, особливо у літній період, через необхідність забезпечення питного водопостачання міста, діяльність підприємства була б призупинена через відсутність власної електроенергії, технологічної пари та можливості підпитки зворотних систем водопостачання. За запропонованим способом шахтну воду з відстійника 1, як такий використані частково ’ затоплені гірничі виробки ліквідованої шахти, направляють до вузла 2 часткового зм якшування води вапнуванням з коагуляцією, звідки частина води йде на фільтрування через механічний фільтр 3 та надходить на підпитку зворотних систем водопостачання, а інша частина - на технологічний вузол 4 обробки води содовапнуванням для глибокого зм’якшення, після якого, пропущена через механічний фільтр 5, вода поділяється на дві частини, одна з яких надходить на вузол 6 нейтралізації води сірчаною кислотою, звідти - на підпитку випарювальних зворотних систем водопостачання та до тепломережі, інша частина зм’якшеної води, через вузол 7 натрійкатіонування, надходить до установки 8 зворотного осмосу для знесолення та отримання демінералізованої води для використання її на енергетичних об’єктах (ТЕЦ, ПВС (котли). Розсоли, що утворилися під час знесолення води, надходять до вузла 9 їх переробки та отримання товарних продуктів - кухонної солі та сульфату натрію, які використовуються на власні потреби: кухонна сіль - для регенерації натрійкатіонових фільтрів, а сульфат натрію, який є цінною та дефіцитною сировиною для виробництва високоякісного цементу й скла, реалізують споживачам. 3 3 Виробляючи 85 м /год. пермеату (знесоленої води), установка 9 скидає 42 м /год. концентрату, із солевмістом 6500 г/л, який надходить на вхід установки 9 другого ступеня, де він 3 дотискується до концентрації 15000 мг/л, при цьому пермеат у кількості 29 м /год. використовують для технічних потреб (підпитка контурів охолодження, тепломережі та τ ін.), 3 одночасно з чистого контуру охолодження надходить продувочна вода у кількості до 8 м /год., що має також концентрацію солей 15000 мг/л, яка очищується від суспендованих речовин й залишків солей жорсткості та змішується з концентратом другого ступеня зворотного осмосу, і, в 3 кількості 21 м /год. подається на "морський" зворотний осмос. В цій установці розсіл доводиться 3 до концентрації 90 г/л, при цьому утворюється 17,5 м /год. пермеату, який використовують на технічні потреби. Концентрат випарюється з утворенням 165 кг/год. безводного сульфату натрію (вартість - біля 190 євро за тону) та 47 кг/год. хлориду натрію (кухонної солі). Вартість отриманого сульфату натрію складає біля 23000 євро за місяць, вартість витраченого тепла - біля 9000 євро за місяць, вартість додатково витраченої на кристалізацію електроенергії - не більше 2000 євро за місяць. Таким чином, застосування запропонованого способу очищення та використання шахтної води ліквідованої шахти (на прикладі ліквідованої шахти ім. М. Горького) як джерела водопостачання енергетичних об'єктів та підживлення зворотних систем металургійного виробництва забезпечує надійність водопостачання виробництва, значну економію природних водних ресурсів, зниження витрат на водопостачання та зменшення екологічного навантаження на природні водні об'єкти, а також є прибутковою, термін окупності способу складає 1 рік. При 3 цьому, припиняється скид засолених вод від хімводоочищення в кількості до 45 м /рік та 394,2 3 тисяч м /рік у річку Кальміус і зменшенням скиду хлоридів кальцію, магнію та натрію в кількості 1128 кг/добу та 411,72 т/рік, припиняється відбір води з трьох існуючих джерел: міський ставок 3 3 №1 - у кількості до 1,0 млн. м /рік; річки Кальміус - до 6,5 млн. м /рік; каналу Сіверський Донець3 Донбас (технічна вода питної якості) - до 3,0 млн. м /рік, що позитивно впливає на екологічну та санітарну обставини водоймищ, які мають культурно-побутове призначення, забезпечується отримання товарних солепродуктів - кухонної солі та сульфату натрію. 55 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 1. Спосіб очистки та використання шахтної води з ліквідованої шахти як зворотної води металургійного виробництва, що включає стадію попередньої очистки води у відстійнику, освітлення води після очистки у відстійнику, очистку води реагентним осадженням з доданням 2 UA 69726 U 5 10 розчину лугу, зневоднення осаду після відстоювання, нейтралізацію води розчином кислоти, знесолювання води на установці зворотного осмосу й повторне використання очищеної води, який відрізняється тим, що попередню очистку шахтної води від суспендованих речовин проводять у відстійнику, як такий використовують частково затоплені гірничі виробки ліквідованої шахти, в яких формується приток шахтної води, та після вапнування з коагуляцією, проводять фільтрування шахтної води, а потім виконують часткове зм'якшення води содовапнуванням та її знесолення на двоступінчастій установці зворотного осмосу, при цьому, отримані розсоли переробляють, з можливістю отримання солепродуктів - кухонної солі й сульфату натрію. 2. Спосіб очистки шахтної води за п. 1, який відрізняється тим, що нейтралізацію шахтної води виконують сірчаною кислотою. Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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