Создание малоотходной технологии баромембранной очистки минерализованных вод

Изучены процессы осветления низкоминерализованных и морских вод с использованием дополнительных реагентов. Установлена возможность использования и эффективность в процессах осветления разных типов коагулянтов и флокулянтов, отобранные наиболее пригодные из них для осветления низкоминерализованных, определены оптимальные дозы реагентов, условия их использования, установлено лимитирующие факторы, которые определяют эффективность обесцвечивания с помощью химических реагентов. Изучены процессы реагентного умягчения вод этого типа. Исследовано условия получения качественного пермиата при предварительной стабилизационной обработке воды. Установлено, что дальнейшая обработка воды на баромембранных установках позволяет получить в качестве пермиата до 90-95 % от начального объема. При этом значительное количество воды возвращается в технологический процесс после переработки концентратов реагентными, электрохимическими или ионообменными методами.
Исследованы процессы извлечения сульфатов из водных растворов с использованием соединений кальция и бария. Установлено, что извлечение сульфатов из раствора сульфата натрия с помощью извести возможно лишь при нейтрализации щелочных растворов, которые образуются после добавления извести и гидроксоалюмината натрия. Изучены процессы очистки воды от сульфатов с одновременным ее умягчением при обработке известью и металлическим алюминием. Показано, что эффективность процесса возрастает при увеличении избытка извести и алюминия, а также при удалении остатка извести с помощью углекислого газа. Установлено, что лимитирующей стадией процесса является диффузия раствора к поверхности металла, а степень извлечения сульфатов достигает высокого значения при температуре 20 °С независимо от начальной их концентрации в воде. На основе проведенных исследований созданы эффективные процессы предварительной обработки воды, исходя из характеристик природных вод, с достижением необходимой стабильности воды для обеспечения высокого выхода пермиата при минимальных объемах жидких отходов - концентратов.

Исследовано применение метода электролиза в электролизерах с ионообменными мембранами для переработки хлорсодержащих концентратов и регенерационных растворов с получением кислоты, щелочи, реагентов для обеззараживания воды. Установлено, что наличие кислоты или щелочи в рабочем растворе мало влияет на эффективность процесса. В целом, можно сказать, что при электролизе кислых растворов снижается выход по току щелочи, а при электролизе щелочного раствора снижается выход по току кислоты. Относительно эффективности электрохимических методов переработки регенерационных растворов, то можно сказать, что она, прежде всего, определяется концентрациями кислоты и щелочи, которые можно получить в результате реализации данных процессов. Сфера использования полученных реагентов значительно расширяется при достижении высоких концентраций (20 % и выше). При низких концентрациях кислоты и щелочи их повторное использование будет очень ограниченным. В общем случае, электродиализ можно эффективно применять для переработки кислых, нейтральных и щелочных отработанных регенерационных растворов сульфата натрия с получением кислоты и щелочи.

Создано малоотходную технологию деминерализации солоноватых вод. В основу разработки положены результаты, полученные при стабилизационной обработке воды с помощью слабокислотного катионита в кислой форме и результаты по извлечению сульфатов из концентратов при их умягчении известью. В технологической схеме предварительное осветление воды проводят путем обработки коагулянтом и флокулянтом при двухэтапном фильтровании. Для стабилизации воды относительно осадкоотложений на мембране воду пропускают через катионообменный фильтр, заполненный слабокислотным катионитом в кислой форме. При этом щелочность раствора снижается до нуля, рН снижается до 2,7-4,0, концентрация ионов кальция - до значений, меньших 1,50 мг-екв/дм3. Поэтому даже при степени отбора пермиата больее 90 % концентрация сульфата кальция в концентрате не превышает 20 мг-екв/дм3 (1360 мг/дм3), что значительно ниже растворимости гипса в воде. Для обеззараживания воды используют электролизер, который обеспечивает образование гипохлорита натрия из раствора хлористого натрия. Раствор хлорида натрия готовят с использованием очищенной воды, которая не прошла стадию минерализации. Схема обессоливания морской воды предусматривает умягчение воды на ионообменных фильтрах, которые обеспечивают надежную работу мембран. Регенерация ионитов осуществляется концентратом перед сбросом в море. Отбор пермиата определяется селективностью мембран и осмотическим давлением.