Спосіб очищення шахтних вод

Реферат: Спосіб очищення шахтних вод включає пом'якшення води, вилучення з неї хлорид- та сульфатаніонів. Воду пропускають через аніоніт в основній або карбонатній формі, через просвітлювач із завислим шаром осаду та механічний фільтр. UA 77575 U (12) UA 77575 U UA 77575 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до методів підготовки шахтних вод з підвищеним рівнем мінералізації, жорсткості та лужності для теплоенергетичних систем, систем охолодження в промисловості та енергетиці. Традиційно для стабілізаційної обробки води щодо солевідкладень для систем охолодження використовують різноманітні стабілізаційні добавки-антискаланти на основі поліфосфатів або 5 фосфонатів (Патент США 5182028, МКИ CO2F5/08, опубл. 16.01.93), реагентне пом'якшення 7 води (Патент України 70457 МПК CO2F1/52, ВО1D21/00, опубл. 15.10.04) та натрій-катіонне 5 пом'якшення води (А.с. СРСР 1638125, МКИ CO2F1/42, опубл. 30.03.91). Недоліками цих методів є те, що антискаланти ефективні лише при значеннях карбонатного індексу нижче 37 3 2 (мг-екв/дм ) . В шахтних водах даний показник значно вищий. При реагентному та натрієкатіонному пом'якшенні шахтних вод з них видаляються катіони кальцію та магнію, але концентрація сульфатів та хлоридів залишається високою, що обумовлює високу корозійну активність води щодо металів. Найближчим за суттю до корисної моделі є спосіб стабілізаційної обробки води, оснований 6 на послідовному катіонуванні та аніонуванні води (Патент Росії 2072325, МПК CO2F1/42, BO1J49/00, опубл. 27.01.97). До недоліків даного методу слід віднести те, що при використанні катіоніту в амонійній формі в очищеній воді накопичуються іони амонію, крім того, в даному випадку необхідно регенерувати катіоніт та аніоніт, що призводить до утворення значних об'ємів регенераційних розчинів, які необхідно утилізувати. В основу корисної моделі поставлена задача пом'якшення шахтних вод з одночасним вилученням аніонів - хлоридів та сульфатів. Поставлена задача вирішується тим, що в способі очищення шахтних вод, що включає пом'якшення води, вилучення з неї хлорид- та сульфат-аніонів, згідно з корисною моделлю, воду пропускають через аніоніт в основній або карбонатній формі, через просвітлювач із завислим шаром осаду та механічний фільтр. Суть способу полягає в тому, що шахтні води, крім іонів жорсткості містять сульфати в 3 3 3 3 концентраціях до 900 мг/дм (~ 18 мг-екв/дм ), хлориди до 350 мг/дм (~ 10 мг-екв/дм ). 3 Жорсткість і лужність при цьому сягають ~ 16 мг-екв/дм . Тому при пом'якшенні води доцільно 2на першому етапі пропускати її через аніоніт в основній формі (ОН чи СО3 ), що забезпечить вилучення хлоридів та сульфатів з одночаснім підлуженням води за рахунок переходу в розчин 2аніонів ОН чи СО3 . При підлуженні води іоні магнію гідролізуються і видаляються у вигляді осаду Mg(OH)2, а іоні кальцію висаджуються у вигляді карбонатів. Карбонати кальцію утворюються з гідрокарбонатів при підлуженні середовища. Аніоніт регенерується лугом, содою або вапном. При цьому витрата основних реагентів близька до їх витрати при реагентному пом'якшенні води. Проте в даному випадку з води вилучаються не лише іоні жорсткості, але і хлориди та сульфати. Спосіб реалізується наступним чином. Воду фільтрують через аніоніт в основній формі (ОН 2або СО3 ). При цьому з води вилучаються сульфати та хлориди, а рН води підвищується за 2рахунок переходу у воду іонів ОН або СО3 . За високих значень рН при відстоюванні води відбувається гідроліз іонів магнію, перехід гідрокарбонатів у карбонати, утворення карбонату кальцію його висадження разом з гідроксидом магнію. Після освітлення води відстоюванням та фільтруванням в ній визначають вміст сульфатів, хлоридів, жорсткість, лужність, концентрацію кальцію та магнію. Оцінити очищення води даним способом можна по результатах, приведених у прикладах. 3 3 2+ 3 Приклад 1. Воду (рН=7,5; Ж=14,3 мг-екв/дм ; Л=16,0 мг-екв/дм ; [Са ]=5,5 мг-екв/дм ; 2+ 3 3 23 3 [Mg ]=8,8 мг-екв/дм ; [Сl ]=340 мг/дм ; [SO4 ]=800 мг/дм ) пропускали через 50 см аніоніту АВ23 17-8 в ОН та СО3 формі. Проби об'ємом 400 см відстоювали протягом двох годин, освітлену воду фільтрували, визначали залишкову жорсткість, лужність, рН, концентрацію кальцію, магнію, сульфатів та хлоридів. Результати, отримані при використанні іоніту в ОН формі, 2приведені в табл. 1, в СО3 - формі - в табл. 2. 1 UA 77575 U Таблиця 1 2+ № п/п V, cм 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Итого: 3 нач. 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000 4400 Л, мг3 екв/дм рН Ж, мг3 екв/дм 16 35 38 33 30 29 24 19 17 16 16 16 7,50 12,16 12,35 11,35 10,30 10,04 9,73 9,35 8,94 8,71 8,47 8,00 15,00 0,10 0,10 5,05 10,00 10,00 10,00 10,00 10,62 11,25 12,87 14,50 2+ [Са ], [Mg ], мгмг3 3 екв/дм екв/дм 5,50 9,50 0,10 0,00 0,10 0,00 0,30 4,75 0,75 9,25 0,75 9,25 0,75 9,25 0,75 9,25 1,25 9,37 2,25 9,00 4,00 9,00 5,50 9,00 [Сl ] мг/дм 3 354,50 132,93 132,93 155,10 354,50 354,50 354,50 354,50 354,50 354,50 354,50 354,50 Мсорб. Сl мг, мг 3 екв/дм 9,0 2,7 88,8 2,7 88,8 3,3 79,7 9,0 0,0 9,0 0,0 9,0 0,0 9,0 0,0 9,0 0,0 9,0 0,0 9,0 0,0 9,0 0,0 257,4 2 [SO4 ] Мсорб. мг23 мг/дм 3 SO4 , мг екв/дм 755,90 15,75 0,00 0,00 302,40 0,00 0,00 302,40 18,18 0,38 295,13 109,77 2,29 258,49 192,63 4,01 225,35 309,02 6,44 178,79 433,66 9,03 128,94 547,92 11,42 83,23 637,39 13,28 47,44 720,96 15,02 14,02 755,90 15,75 0,04 1836,00 ПОЄCl  145 г-екв/м3; ПОЄSO 2   749 г-екв/м3 4 Таблиця 2 2+ № 3 Л, мгV, cм 3 п/п екв/дм 1 нач 2 400 3 800 4 1200 5 1600 6 2000 7 2400 8 2800 9 3200 10 3600 11 4000 12 4400 13 4800 14 5200 15 5600 Итого: 16 49 60 46 44 38 24 22 20 18 18 16 16 16 16 рН Ж, мг3 екв/дм 7,50 10,47 10,66 10,30 10,12 9,83 9,38 8,92 8,75 8,64 8,60 8,60 8,59 8,57 8,81 15,0 7,0 7,5 8,5 8,5 8,5 9,0 10,0 12,0 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 2+ [Са ], [Mg ], мгмг3 3 екв/дм екв/дм 5,50 9,50 0,25 6,75 0,25 7,25 0,25 8,25 0,25 8,25 0,75 7,75 2,50 6,50 4,00 6,00 5,00 7,00 5,50 7,00 5,50 7,00 5,50 7,00 5,50 7,00 5,50 7,00 5,50 7,00 [Сl ] 2 [SO4 ] Мсорб. мгмг3 3 мг/дм 3 Сl , мг мг/дм 3 екв/дм екв/дм 354,50 9,00 755,90 15,75 88,63 2,00 106,55 0,00 0,00 132,94 3,25 88,83 0,00 0,00 132,94 3,25 88,83 55,71 1,16 132,94 3,25 88,83 58,55 1,22 177,25 4,50 71,10 94,43 1,97 354,50 9,50 0,00 302,17 6,30 354,50 9,50 0,00 467,89 9,75 354,50 9,50 0,00 661,00 13,77 354,50 9,50 0,00 672,33 14,01 354,50 9,50 0,00 695,00 14,48 354,50 9,50 0,00 749,29 15,61 354,50 9,50 0,00 749,76 15,62 354,50 9,50 0,00 755,43 15,74 354,50 9,50 0,00 769,59 16,03 446,00 Мсорб. 2SO4 , мг 308,00 308,00 285,71 284,58 270,23 187,13 120,84 43,60 39,07 30,00 8,28 8,09 5,83 0,16 1899,0 5 ПОЄCl  251 10 3 ПОЄ 2  775 3 SO 4 г-екв/м ; г-екв/м 3 3 2+ Приклад 2. Шахтну воду (рН=7,63; Ж=16,3 мг-екв/дм ; Л=11,6 мг-екв/дм ; [Са ]=6,2 мг3 2+ 3 3 23 3 екв/дм ; [Mg ]=10,1 мг-екв/дм ; [Сl ]=297,7 мг/дм ; [SO4 ]=850 мг/дм ) пропускали через 20 см 3 аніоніту АВ-17-8 в ОН формі. Проби об'ємом 100 см обробляли як описано в прикладі 1. Результати приведені в табл. 3. 2 UA 77575 U Таблиця 3 3 № п/п V, cм 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Л, (фф/мо),мг3 екв/дм 20,2/4,0 23,0/5,4 24,4/6,4 23,2/5,4 22,4/4,0 8,0/7,0 5,2/6,0 1,2/12,0 0,2/12,6 0,2/12,2 рН Ж, мг3 екв/дм 11,7 11,8 11,8 11,8 11,8 11,2 9,6 9,0 8,9 8,7 0,8 0,6 0,8 0,8 1,2 2,5 10,8 11,6 12,0 11,6 2+ 2+ 0,8 0,6 0,8 0,8 1,2 2,5 2,0 2,4 2,6 1,8 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 8,8 9,2 9,4 9,8 [Са ], мг- [Mg ], мг3 3 екв/дм екв/дм 2 [Сl ], 3 мг/дм [SO4 ], 3 мг/дм 48 48 49 85 85 124 202 210 210 225 0 0 13 18 18 70 216 182 260 300 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Спосіб очищення шахтних вод, що включає пом'якшення води, вилучення з неї хлорид- та сульфат-аніонів, який відрізняється тим, що воду пропускають через аніоніт в основній або карбонатній формі, через просвітлювач із завислим шаром осаду та механічний фільтр. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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