Ресурсосберегающая технология очистки минерализованных вод

Михайленко В. Г., Гиль З. П., Князева О. И.

Институт проблем машиностроения им. Н. Е. Подгорного Национальной академии наук Украины,г.Харьков


Источник:: http://waste.ua/cooperation/2009/theses/mikhaylenko.html
Горнодобывающие работы сопровождаются образованием большого количества минерализованных дренажных вод, которые, как правило, сбрасывают в природные балки. Эти воды представляют собой смесь вод подземных горизонтов, встречающихся по ходу увеличения глубины выработки. Средняя минерализация шахтных вод имеет тенденцию к возрастанию. В настоящее время 70% шахт Донецкого угольного и Криворожского железорудного бассейнов сбрасывают воду с минерализацией до 3,0 г/дм3, около 25 % – с минерализацией 3,0 – 5,0 г/дм3 и 5% шахт – с более чем 5,0 г/дм3.
Нами разработана ресурсосберегающая технология глубокой очистки минерализованных вод, которая предполагает вывод всех нежелательных примесей в виде товарных продуктов (рис. 1).

Рисунок 1.Принципиальная схема ресурсосберегающей установки для очистки минерализованных вод:

1 – насос; 2 – эжектор; 3 – пруд-отстойник; 4 – коагуляционный осветлитель; 5 – фильтр-пресс для обработки осадка из коагуляционного осветлителя; 6 – фильтр тонкой очистки; 7 – осветлитель умягчения; 8 – фильтр-пресс для обработки осадка из осветлителя умягчения; 9 – зернистый фильтр; 10 – установка ультрафиолетового облучения; 11 – блок обратного осмоса; 12 – 1-я ступень выпаривания; 13 – кристаллизатор; 14 – центрифуга; 15 – рекуперационный теплообменник; 16 – 2-я ступень выпаривания; 17 – центрифуга.
Исходная вода специальными насосами 1 под избыточным давлением 0,3 – 0,4 МПа прокачивается через эжектор 2, где смешивается с большим количеством атмосферного воздуха. При этом из воды отдуваются газообразные примеси, затрудняющие ее дальнейшую обработку (сероводород и др.). Одновременно вода насыщается кислородом воздуха. Затем она поступает в пруд-отстойник 3, где выдерживается не менее 10 суток. За это время происходит полное окисление и удаление железа, осаждение взвешенных веществ и других нестабильных примесей.
Из пруда-отстойника воду направляют на реагентную обработку, которая включает коагуляцию и реагентное умягчение. Нами предложено осуществлять эти процессы отдельно. Такое нововведение позволяет использовать в качестве коагулянта десятиводный кристаллический сульфат алюминия. При коагуляции в осветлителе 4 образуется осадок, который подают в фильтр-пресс 5. Полученный шлам реализуют в качестве глиноземсодержащего сырья для цементной промышленности.
После прохождения через фильтр тонкой очистки 6 вода поступает в контактный осветлитель 7, где происходит ее умягчение при смешивании с известковым молоком и раствором кальцинированной соды. Ионы кальция и магния осаждаются в виде СаСO3 и Mg(OH)2. После обработки в фильтр-прессе 8 шлам можно использовать как сырье для цементной промышленности.
Умягченную воду с общей жесткостью не более 3,0 мг·экв/дм3 из зернистого фильтра 10 подают в установку ультрафиолетового облучения 10, а затем в блок обратноосмотического обессоливания 11. Здесь под давлением 2,5 МПа примерно третью часть воды фильтруют через мембраны и получают пермеат с солесодержанием 200 – 220 мг/дм3. Оставшаяся вода вытекает из модулей в виде концентрата. Далее раствор выпаривают на установке 12. Затем из него последовательно выделяют сульфат натрия в виде десятиводного мирабилита Na2SO4•10H2O и хлорид натрия. Кристаллы мирабилита отделяют от маточника в центрифуге 14, промывают охлажденной деминерализованной водой, фасуют и отгружают потребителям, производящим стекло. Кристаллы хлорида натрия отделяют в центрифуге 17 и реализуют предприятиям для использования в процессах умягчения воды и коммунальном хозяйстве. Пермеат смешивают с конденсатом выпарных установок и используют для технических нужд предприятия.