Способ очистки природных вод

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 02 F 1 46 ц 13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3772868/23-26 (22) 13.07.84 (46) 30.07.86. Бюп. № 28 (71) Ленинградский ордена Трудового

Красного Знамени и ордена Октябрьской Революции инженерно-строительный институт (72) С.В. Зайцев, В.Н. Пономарева и И.Ф. Добрых (53) 628.543(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 882945, кл. С 02 F 1/46, 1979 °

Бабсиков Е.Д. Очистка воды коагулянтами. M. 1977. (54) (57) 1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ

ВОД, включающий смешение их с раствором химического коагулянта и последующую электрообработку в поле растворимых электродов, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повьппения степени очистки, смешение ведут путем подачи исходных вод в раствор ,коагулянта со скоростью 0,2—

„„SU„, 1247349 А1

0,4 м /с.м, а электрообработку осуществляют последовательно в поле растворимых и нерастворимых электродбв при соотношении напряженностей электрических полей соответственно растворимых и нерастворимых электродов . (1-3): 1 и соотношении продолжительности электрообработки (3-5):1, после электрообработки- 20-40Х образующегося осадка подвергают электрообработке в поле нерастворимых электродов, замораживают в Формах и частицы с харак-. терным размером 0,8-1,6 см подают в очищаемые воды перед стадией электрообработки.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в процессе используют железосодержащий химический коагулянт и электрообработку ведут в поле растворимых алюминиевых электродов или же в процессе обработки используют алюминийсодержащий коагу» лянт и электрообработку ведут в поле растворимых железных электродов.

124 7349 2

Изобретение относится к очистке воды электрокоагуляцией и может найти широкое применение в технологии подготовки воды для питьевых и технических целей.

Целью изобретения является повышение степенй очистки воды.

Пример . Очистку воды осуще-. ствляли на установке, состоящей из емкости исходной воды, блока химического коагулирования, включающего оборудование для приготовления и дозирования раствора химического коагулян та (на основе сернокислого алюминия и хлорного железа), блока электрокоагуляции, включающего электрокоагуляторы с растворимыми электродами (алюминиевыми и железными) и с нерастворимыми электродами (графитовыми), блока отстаивания, блока обработки осадка замораживанием, емкости очищенной воды с отделением для хранения запаса промывной воды, необходимого насосного оборудования, трубопроводов и водопроводной арматуры.

Производительность экспериментальной установки 2,0 м /ч.

Исходная вода обрабатывалась последовательно путем химического коагулирования и электрообработки. Осадок после электрообработки и замораживания вводился в.исходную воду. В процессе экспериментальных исследований варьировались параметры обработки. В качестве исходной использовалась природная вода, мутность которой составляла 120 мг/л. Проводился анализ качества воды до и после обработки.

В табл. 1 приведены сравнительные результаты исследований очистки воды в зависимости от интенсивности подачи воды в раствор химического коагулянта, последовательности введения замороженного осадка в воду и последовательности электрообработки.

Обработка воды предлагаемым способом осуществлялась при применении железосодержащего химического коагулянта и алюминиевых растворимых и графитовых нерастворимых электродов, соотношение напряженностей электрического поля растворимых и нерастворимых электродов 2:1, соотношение продолжительности.электрообработки в поле растворимых и нерастворимых электродов 4:1, соотношение концентраций химического и электрохимическо5

10 го коагулянта 1:1,5, количество осадка, вводимого в воду, 30X..

В табл . 2 представлены результаты экспериментальных исследований способа очистки в зависимости от соотношения концентраций химического коагулянта и .коагулянта, полученного электрохимически, а также от соотношения напряженности и продолжительности обработки воды в электрическом поле растворимых и.нерастворимых электродов.

В табл. 3 приведены резулыаты исследования способа очистки в зави-!

5 симости от условий обработки и количества осадка, вводимого в обрабатываемую воду.

Из представленных данных видно, что применение предлагаемого способа

20 позволит на 20-?5X повысить степень очистки по сравнению с известным способом.

При обработке исходной воды последовательно в электрическом поле растворимых и нерастворимых электродов происходит образование высокопрочных агрегатов, состоящих из частиц загрязнений и коагулянта. Окончательно их формирование осуществляется под действием сил электрической природы в поле нерастворимых электродов, причем наложение электрического поля нерастворимых электродов до или в процессе электрохимической коагуляции менее эффек35 тивно, так как к завершению образования устойчивых агрегатов не приводит. Введение замороженного осадка в исходную воду перед обработкой ее в электрическом поле обеспечивает

40 максимальное увеличение эффективнос ти процесса ввиду образования высокоактивных соединений из элементов химического коагулянта и агрегативно

45 неустойчивого размороженного осадка.

Очистка воды при введении воды в раствор химического коагулянта (пред.лагаемый способ) более эффективна, чем при введении раствора химического коагулянта в воду (известный) .

50 При уменьшении интенсивности подачи воды в раствор химического коагулянта менее 0,2 м /с.м не обеспечивается проникновение коагулянта в нижние слои обрабатываемой воды и, 55 следовательно, ухудшаются условия ее осветления; при увеличении интенсивности брлее 0,4 м /с .м происходит неравномерное распределение коагуз 1247 лянта в объеме, что также ухудшает условия очистки воды.

Высокоэффективное коагулирование воды смешанным, алюминий-и железо-. содержащим коагулянтом обусловлено тем, что образующиеся элементы гидроокиси алюминия обладают повышенной сорбционной способностью, а элементы гидроокиси железа — высокой .гидравлической крупностью. Совместная реализация преимуществ приводит к повышению степени очистки.

Изменение соотношения времени обработки ниже 3:1 вызывает ухудшение эффекта очистки воды коагулирова-1 нием ввиду уменьшения дозы необходимого коагулянта — гидроокисей аммония и железа, что не может быть компенсировано введением дополнительных доз осадка ввиду 2О малой адсорбционной способности последнего;при изменении соотношения выше 5:1 происходит введение в обрабатываемую воду дозы коагулянта, большей по сравнению с оптимальной, что приводит к необоснованным затратам листового металла и электроэнергии и не ведет к улучшению условий очистки воды.

Изменение соотношения напряженностей электрических полей ниже 1:1 приТаблица

Условия очистки

Мутность воды после очистки (мг/л) при интенсивности подачи исходной воды в раствор химического коагулянта, м /с.м

Последовательность электрообработки в электрическом поле электродов

Последовательность введения замороженного осадка в воду

0,1

0,2

0,3

0 ° 5

3,7

322934

3,8

Перед обработкой в поле растворимых электродов

2,7

2,1.1,8 2,2

2,9

Перед обработкой в поле нераствоимых электродов 3,5

2,9

2,8 3 3

2,7

Последователь- Перед химической но растворимые коагуляцией и нерастворимые электроды

349 4 водит к увеличению расхода электроэнергии в поле нерастворимых электродов; изменение соотношения выше

3:1 вызывает повышенный расход материала растворимых электродов без увеличения эффекта осветления воды.

При подаче замороженного осадка в виде частиц с характерным размером более 1,6 см не обеспечивается их полное таяние прп электрообработке в поле растворимых и нерастворимых электродов, при размерах частиц льда менее 0,8 см осадок снижает свои ко.агулирующие свойства при размораживании .

Уменьшение количества используемого осадка менее 207 приводит к тому, что его введение ухудшает условиякоагулирования ввиду малого содержания вещества, обладающего адсорбционной способностью.

Увеличение количества используемого осадкаболее 40Жтакже ухудшает степень очистки из-за перенасыщения обра-t батываемой воды веществом с малой адсорбционной способностью(часть осадка, полностью использовавшая свою адсорбционную способность), что ведет к увеличению количества взвешенных веществ и понижению цветности воды перед ее обработкой отстаиванием.

1247349

Продолжение табл.1

"— — й;

Условия очистки

0,1

0,2 0,3

0,4

0 5

Перед химической коагуляцией

4,6

4,4

3,7 3,3 4,1

Перед обработкой в поле растворимых электродов

3,4 2,9 3,8

3,8

Перед обработкой в поле нерастворимых электродов

4,2

4,0 3,7 4,6

4,7

Перед химической коагуляцией

4,1

3,9 3,8 3 5

3,8

Перед обработкой в поле растворимых электродов

4,0

3,2 2,8 3,3

Перед обработкой в поле нерастворимых электродов

3,7 3,4 4,5

4,9

П р и м е ч а н и е : Мутность воды после очистки известным спосо бом 2,9 мг/л.

Таблица 2

Условия очистки

Соотношение концентраций химического и электрохимически получаемого коа-. гулянта

2:1 3:1 4:1 5:1

6:1

1:0,5

4,1 3,9

3,8 4,2

4,6

3,7

4,3

3,3 . . 3,7

4,2

4,4 3,4

3,0 3 5

3,9

Последовательность электрообработки в электрическом поле электродов

Последовательно нерастворимые и растворимые

Одновременно растворимые и нерастворимые

Последовательность введения замороженного осадка в воду

Соотношение напряженностей электрического поля растворимых и нераствормых электродов

0,5: 1,0

1,0 : 1,0

2,0 : 1,0

Мутность воды после очистки (мг/л) при интенсивности подачи исходной воды в раствор химического коагулянта, м /с.м

Мутность воды после очистки (мг/л) при соотношении продолжительности обработки воды в поле растворимых и нерастворимых электродов

1247349

Продолжение табл.2

Условия очистки

Соотношение концентраций химического и электСоотношение напряженностей электрического поля растворимых и нераствормых электродов

4:1 5:1 рохимически получаемого коагулянта

2:1

6:1

3:1

4,4

4,1

3,5

4,0

4,7

3,0: 1,0

4,7

4,3

3,9

5 0 4,5

4,0: 1,0

3,4

3,6

3,1

3,3

3,3

3 5

2,6

2,7

2,8

3,3

2,5

2,3

2,7

3,2

3,4

2,8

2,7

2,9

3,4

3,8

3,4

3,3

3,6

1:1,5

3 5

3,2

3,4

3,0

3 5

3,7

2,5

2,4

2,3

3,2

3,9

1,8

2,2

2,1

3,6

2,8

2,6

2,3

3,1

3,4

3,2

2,9

3,4

3,1

3,4

3,7

3,4

3,1

3,6

° 2

2,6

3,5

2,5

2,8 3,2

2,3

2,9

2,4

3,0

3,1

2,6

2,9

2,8

3,3

3,5

3,2

3,4

3,1

3,6

3,7

3,9

4,0

4,5

1:2,5

3,6

4,1

3,5

3,7 .

3,4

3,8

3,5

4,1

3,8

4,3

3,7

4,2

4,2

4,6

4,0

4,6

4,9

0,5 : 1,0

1,0: 1,0

20: 10

3,0: 1,0

4,0: 1,0

0,5: 1,0.

10 3 10

2,0: 1,0

3,0 3 1,0

4,0: 1,0

0,5: 1,0

1,0: 1,0

2,0 2 1,0

3,0: 1,0

4,0: 1,0

0,5: 1,0

1,0: 1,0

2,0: 1,0

3,0: 1,0

4,0: 1,0

Мутность воды после очистки (мг/л) при соот" ношении продолжительности обработки воды в поле растворимых и нерастворимых электродов

1247349

Таблица 3

4,6

0,4 4,0

4,2

3,4

0,8

1,2

3,8

3,0

1,6

3,7

4,5

3 5

2,8

0,8

3,4

1,2 2,3

3,6

2,6

1,6

3,4

1,6

0,8

2,8

4,0

1,2 2,4

1,6 2,7

П р и м е ч а н и е : Мутность воды после очистки известным способом 2,9 мг/л.

ВНИКПИ Заказ 4073/23

Тираж 864 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

2,0

0,4

2,0

0,4

0„8

1,2

2,0

0,4

2,0

0,4

0,8

1,2

1,6

2,0

4,2

3,1

3,4

3,0

2,3

1,8

3,2

3,1

3,5

3,3

3,0

2,9

3,2

3,6

5 0

3,9

3,8

3,6

3,3

3,1

3,6

4,2.

3,6

4,3

4,8

5 0

4,3

3,9

4,5

4,7