Способ очистки воды

 

Заявляемое изобретение относится к способам очистки воды, позволяющим снизить содержание в очищаемой воде солей жесткости и может быть использовано в системах для подготовки воды в технологических процессах производства изделий электронной техники, для научных целей, а также в медицине. Результат достигается тем, что в способе очистки воды, включающем электрохимическую обработку воды электролизом, осветление при рН 11,0-11,5, фильтрование и электролиз с последующей подачей полученной щелочи на осветление, перед осветлением осуществляют дегазацию нерастворенных газов путем направления противотоком поступающей воде потока сжатого воздуха через пористый элемент, размещенный в дегазаторе с расходом, превышающим расход воды в 8-12 раз. 1 ил., 1 табл.

Заявляемое изобретение относится к способам очистки воды, позволяющим снизить содержание в очищаемой воде солей жесткости, и может быть использовано в системах для подготовки воды в технологических процессах производства изделий электронной техники, для научных целей, а также в медицине.

Известен способ очистки воды, включающий электрохимическую обработку, осветление, фильтрование и получение очищенной воды.

Недостатками способа являются значительное содержание ионов Fe³⁺, которые закупоривают фильтры, вызывая дополнительный расход коагулянта.

Известен способ очистки воды, включающий электрохимическую обработку воды путем электролиза с использованием растворимых анодов из железа, осветления при рН 11-11,5, фильтрования и электролиза с последующей подачей полученной щелочи на осветление.

Недостатками способа являются образование при электролизе нерастворимых в воде газов (водорода), которые попадают в осветлитель и, проходя через него, взбаламучивают воду, захватывают коагулянт (в основном Fe³⁺, проникают в фильтр и засоряют его гидроокисью железа, при этом уменьшается также количество коагулянта в осветлителе, что ведет к ухудшению степени очистки воды.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение степени очистки воды, уменьшение расхода коагулянта, улучшение эксплуатационных характеристик.

Результат достигается тем, что в способе очистки воды, включающем электрохимическую обработку воды электролизом, осветление при рН 11,0-11,5, фильтрование и электродиализ с последующей подачей полученной щелочи на осветление, перед осветлением осуществляют дегазацию нерастворенных газов путем направления через пористый элемент дегазатора потока сжатого воздуха противотоком поступающей воде с расходом, превышающим расход воды в 8-12 раз.

На фиг. 1 представлена схема установки для очистки воды, реализующая заявляемый способ.

Установка включает электрокоагулятор 1 с электродами из железа, дегазатор 2, представляющий собой трубчатую конструкцию, имеющую в верхнем и нижнем днище отверстия cо штуцерами для подвода и отвода воздуха, боковые отводы для входа и выхода воды и пористый элемент, размещенный в нижней части дегазатора, например из нержавеющей стали, с размером пор порядка 5 мк, смеситель 3, осветлитель 4, емкость 5 для осветленной воды, насос 6, фильтр 7, электродиализатор 8, содержащий щелочные и кислотные камеры.

Исходную водопроводную воду t=18-25^oC подают в электрокоагулятор 1, где при прохождении постоянного тока порядка 1,0-2,0 А при U 80-100 В железо на аноде растворяется и вода обогащается ионами железа. При электролизе как сопутствующий процесс происходит разложение воды с выделением водорода. Обогащенная коагулянтом-гидрооксидом железа вода с расходом 150 л/час с пузырьками водорода, образовавшимися в процессе электролиза, подается в дегазатор 2, куда поступает поток сжатого воздуха с расходом 1500 л/час противотоком поступающей воде. Дегазатор 2 служит для отдувки из воды нерастворенных газов (водорода). Поток сжатого воздуха, проходя через пористый элемент дегазатора 2, например пористую нержавеющую сталь, распадается на мельчайшие пузырьки, которые, продвигаясь навстречу потоку воды, увлекают за собой пузырьки водорода, присутствующие в воде. Освобожденная от пузырьков водорода вода поступает в смеситель 3. В смесителе 3 раствор гидроокиси железа смешивается с щелочным раствором, вырабатывающимся электродиализатором 8. Происходит удаление механических примесей, солей жесткости, солей поливалентных металлов и частичное снижение окисляемости. Затем вода подается в осветлитель 4 (в зазор между дном и непроницаемой вставкой параллельной плоскости днища осветлителя). Для нормальной работы осветлителя 4 коагулянт должен находится на расстоянии 10-15 см до границы уровня отбойной решетки. В результате удаления газов (водорода) количество коагулянта поддерживается практически постоянным. В осветлителе 4 коагулянт адсорбирует карбонат кальция и гидрооксид магния. Твердая фаза остается в нижней части осветлителя 4, а прошедшая через нее осветленная вода сливается в емкость 5. После чего из емкости 5 насосом 6 вода с расходом 150 л/час подается на фильтр 7. Фильтр 7 может быть выполнен двухступенчатым. На первой ступени удаляют частицы коагулянта, не осевшие в осветлителе 4 (например, механическим путем), на второй ступени остаточное количество солей жесткости. Фильтрат разделяют на два потока. Один направляют в щелочные камеры электродиализатора 8, другой в кислотные камеры. Образовавшуюся в щелочных камерах диализатора 8 щелочь возвращают в смеситель 3 для повышения рН воды. Умягченную воду из кислотных камер подают на выход потребителю.

Испытания проводили при постоянном расходе воды 150 л/час и изменении расхода сжатого воздуха, поступающего в дегазатор 2. При этом замерялись показатели качества воды (жесткость) после осветлителя и оценивалось время работы фильтра без остановки процесса очистки воды для промывки фильтра. Условия нормальной работы осветлителя рН 10,5-11. Пример 1 расход сжатого воздуха превышает расход воды в 7 раз (1000 л/час), пример 2 в 8 раз (1200 л/час), пример 3 в 10 раз (1500 л/час), пример 4 в 12 раз (1800 л/час), пример 5 в 13 (2000/час). Контрольный пример работа установки по очистке воды без дегазатора (по известному способу).

Результаты испытаний приведены в таблице.

Результаты испытаний показали, что при расходе сжатого воздуха в пределах 1200-1800 л/час (примеры 2-4) показатели жесткости воды после осветлителя равны показателям умягченной воды. При меньшем расходе сжатого воздуха (менее 1200 л/час) пузырьки водорода попадают в осветлитель и происходит вынос коагулянта, что отражается на качестве воды и времени работы фильтра без промывки; при большем расходе воздуха (от 1800 л/час) показатели жесткости остаются практически постоянными, но вода начинает бурлить, происходит выплеск воды через выходное отверстие дегазатора, что ухудшает условия эксплуатации установки.

Формула изобретения

Способ очистки воды, включающий электрохимическую обработку, осветление, фильтрование и электродиализ с последующей подачей полученной щелочи на осветление, отличающийся тем, что перед осветлением осуществляют дегазацию нерастворенных газов путем направления противотоком поступающей воде потока сжатого воздуха с расходом, превышающим расход воды в 8 12 раз.

РИСУНКИ

Рисунок 1