ПЕРЕРАБОТКА СТОКОВ ХИМИЧЕСКОГО ОБЕССОЛИВАНИЯ И ОБРАТНОГО ОСМОСА Салашенко О.Г. На ряде промышленных предприятий возникает проблема переработки солевых стоков после химического обессоливания и обратного осмоса. Эксплуатируемые в настоящее время технологии весьма громоздки с высокими капитальными, энергетическими и эксплутационными затратами. ЗАО «ИКСА» предлагает свой высокоэффективный и мало затратный вариант решения проблемы переработки солевых стоков. Характерный состав стоков химического обессоливания приведен в таблице 1. ЗАО «ИКСА»

КАЧЕСТВО СТОЧНЫХ ВОД ХИМИЧЕСКОГО ОБЕССОЛИВАНИЯ, МГ-ЭКВ/ДМ3 (Солесодержание исходной воды 5 мг-экв/дм3, собственные нужды 10 %, удельный расход реагентов 2 мг-экв/мг-экв.) Ca 2+ Mg 2+ Na + +K + Σ KCO 3 2- SO 4 2- Cl - Σ ACC мг/дм 3 рН ,0

При разработке технологии переработки таких стоков необходимо решать следующие проблемы: - предотвращение отложений солей жесткости (прежде всего карбоната и сульфата кальция); - предотвращение инкрустации оборудования водорастворимыми солями, при тотальной выпарки солей; - минимизация энергетических затрат. Наиболее полно эти проблемы решаются с помощью испарителей мгновенного вскипания (ИМВ). ИМВ многоступенчатый аппарат с принудительной циркуляцией, количество ступеней определяется необходимой тепловой эффективностью испарителя. Рабочий диапазон температур 100 – 40 °С. Обычно испаритель имеет два контура, подключенных последовательно. Температурный режим первого контура 100 – 70 °С, второго 70 – 40 °С.

Питательная вода поступает в первый контур, продувка первого контура является питательной водой второго контура. Концентрирование воды в первом контуре не более 2, во втором устанавливается в зависимости от требований технологии. Низкие температуры, отсутствие кипения на поверхностях нагрева, двухконтурная схема позволяют эффективно использовать ингибиторы накипеобразования и избегать температурных превращений солей. Питание испарителя можно производить жесткими стоками без предварительного умягчения. Предотвращение образование отложений достигается за счет использования ингибиторов накипеобразования. С помощью только ингибиторов, глубокое концентрирование воды произвести не возможно. Для обеспечения глубокого концентрирования в технологическую схему испарителя включен специальный отстойник, предназначенный для вывода накипеобразователей.

1 – головной подогреватель; 2 – первый корпус испарителя; 3 – второй корпус испарителя; 4 - отстойник; 5 – баки циркводы и дистиллята; 6 – циркуляционные насосы; 7 - насосы дистиллята. УСТАНОВКА КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ СТОКОВ CaSO 4 на шламоотвал Пар 1,2 ата 2 Питательная вода Дистиллят 7 5 В осветлители Продувка Исходная вода 3 Дистилля т 7 5 Реагент 4

Часть воды второго контура отводится в отстойник. В нем воду обрабатывают щелочным реагентом. Состав реагента зависит от качества воды во втором контуре и соотношения концентраций карбоната и сульфата кальция. В результате обработке происходит кристаллизация сульфата кальция и, частично, карбоната кальция. Сульфат и карбонат кальция отделяют от маточного раствора и направляют на шламоотвал, а осветленный раствор возвращают в испаритель. В результате производится не только упаривания стоков, но и вывод из стоков сульфатов с получения гипса, который может быть использован в строительстве. В случае баланса сульфатов и солей жесткости 90 – 95 % сульфатов могут быть выведены из стоков в виде гипса. В этой связи перспективным представляется совместная переработка стоков химического обессоливания и натрий-катионирования. Соли жесткости, содержащиеся в регенерационном растворе натрий-катионирования, позволяют осадить сульфаты регенерационных растворов химобессоливания.

В результате упаривания получают раствор, состоящий на 80 – 90 % из NaCl, пригодного для регенерации натрий- катионитовых фильтров. Количество регенерационного раствора будет немного больше потребности на величину NaCl поступающего с исходной водой на химическое обессоливание. Учитывая, что в большинстве случаев концентрация NaCl в исходной воде составляет 10 – 25 %, от общего солесодержания, объем стоков и количество сбрасываемых солее получается не большим. Дистиллят ИМВ при работе на стоках имеет следующее качество: Nа - не более 0,5 мг/дм3, SiO2 - не более 0,020 мг/дм3, жесткость - не более 3 мкг-экв/дм3.

Представленная технология можно обеспечить концентрирование раствора в 10 – 50 раз в зависимости от солевого состава исходных стоков, и вывести из раствора соли жесткости и сульфаты.. В случае, если сброс воды в водоем не возможен, соли направляют на соленакопитель или производят выпарку раствора до получения твердых продуктов. Представляет интерес оценка объёма стоков, с которым приходится работать. При производительности обессоливающей установки 100 м3/ч, стоки (собственные нужды) составят 10 м3/ч, после упаривания на ИМВ объём стоков уменьшится до 0,5 - 1 м3/ч. Поэтому ИМВ получается не большим, а установка по тотальной выпарке солей совсем маленькой.

1 – первый корпус ИМВ; 2 – второй корпус ИМВ; 3 – выпарной аппарат; 4 – отстойник; 5 - установка ввода ингибитора. Пар 0,12 МПа Инг. 5 Р2Р2 На шламоотвал На соленакопитель Исходная вода Стоки Дистиллят УСТАНОВКА ПЕРЕРАБОТКИ СТОКОВ

После ИМВ стоки можно просто упарить, с получением смеси солей не пригодных для дальнейшего использования, или произвести выпарку с дробной кристаллизацией позволяющею разделить соли. При выпарке первым кристаллизуется сульфат натрия, затем хлорид натрия и далее хлорид магния или кальция. Для каждой соли нужен свой выпарной аппарат, производительность выпарных аппаратов будет снижаться в аналогичной последовательности. Первый выпарной аппарат будет иметь производительность 0,8 м3/ч, второй - 0,2 м3/ч, третий 0,1 - 0,01 м3/ч. Сульфат натрия получается достаточно чистым, хлорид натрия будет содержать до 25 % сульфата натрия.

В последнее время большое распространение находит обессоливающая установка на основе обратного осмоса работающая по схеме: ультрафильтрация – обработка антискалантом – обратный осмос. Установка позволяет производить обессоливание воды с минимальным количеством реагентов. Особенностью сточных вод такой установки является высокая бикарбонатная жесткость. Концентрация бикарбоната кальция достигает 20 – 30 мг- экв/дм3. ЗАО «ИКСА» предлагает проводить переработку таких стоков по следующей технологии: термоумягчитель – ИМВ. Термоумягчитель позволяет снизить бикарбонатную жесткость до мг-экв/дм3. Воду с такой жесткостью вполне можно направить на ИМВ и произвести её концентрирование. При необходимости концентрирование можно провести с выделением гипса. Такая установка позволяет продолжить подготовку воды с минимальным количеством реагентов.

CaSO 4 на шламоотвал СаСО3 на шламоотвал Стоки ООУ Исходная вода На ООУ Дистиллят Продувку Реагент Пар 0,12 МПа 3 1 – первый корпус ИМВ; 2 – второй корпус ИМВ; 3 – термоумягчитель; 4 – отстойник. УСТАНОВКА ПЕРЕРАБОТКИ СТОКОВ ОБРАТНОГО ОСМОСА Рис.3

Переработка стоков должна производится с минимальными энергетическими затратами. Для минимизации потребления тепла при переработки стоков используют пар подаваемый для нужд водоподготовительной установки. В большинстве случае воду перед водоподготовительной установкой и после неё (перед подачей в питательную воду котла) подогревают. Подогрев производят с использованием пара 0,12 МПа в специальных подогревателях. При использовании установок по переработки стоков воду можно подогреть в последних ступенях ИМВ или в конденсаторах выпарных аппаратов. Разработку установок можно выполнить таким образом, чтобы количество пара потребляемое оборудованием установки было равно количеству пара, используемого для подогрева исходной воды в подогревателях сырой воды.