Способ обработки воды

 

Использование: умягчение, осветление, обесцвечивание и обезжелезивание воды. Сущность изобретения: способ обработки воды путем корректировки pH включает многократное поочередное снижение давления воды до величины, при которой происходит ее кавитация, с последующим повышением давления воды до величины, при которой кавитация прекращается. 2 ил.

Изобретение относится к способам обработки воды и может быть использовано в процессах умягчения, осветления, обесцвечивания и обезжелезивания воды в химической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности, а также в жилищно-коммунальном хозяйстве.

В процессах очистки воды такие показатели, как скорость проведения процесса и степень очистки, зависят от нескольких факторов, одним из которых является регулирование значения pH. Например, в процессах обезжелезивания процесс окисления Fe²⁺ протекает быстрее при более высоком значении pH. В процессах удаления марганца осаждение последнего в форме гидроксида будет возможно только в щелочной среде, при pH 9,0-9,5. В процессах умягчения воды удаление карбонатов происходит при высоком значении pH: при pH 8,2 осаждается почти весь карбонат железа, при pH 10,5 осаждается гидроксид двухвалентного железа. При pH 9,2 осаждаются карбонаты марганца, а гидроксид марганца выпадает в осадок при pH 11,5. Поддержание pH на определенном уровне очень важно для быстрой и эффективной коагуляции в процессах осветления и обесцвечивания. Изменение величины pH относят к дополнительному способу очистки воды.

Для поддержания оптимального значения pH требуется подщелачивание или подкисление воды (см. "Технические записки по проблемам воды", "Дегремон", пер. с англ., М., Стройиздат, 1983).

Известен способ обработки воды (см. авт. св. СССР N 1664750, кл. C 02 F 1/46), включающий корректировку pH до величины 6,7-6,9, электрообработку с растворимым анодом, содержащим железо, алюминий и углерод, смену полярности тока на электродах и отстаивание. Причем при электрообработке используют анод, содержащий ингредиенты в следующем соотношении, мас.%: алюминий - 12,5-18,0; углерод - 0,1-0,25; железо - остальное, а электрообработку ведут при плотности тока 200-3000 А/м².

Корректировку pH осуществляют путем добавления соляной кислоты для полного устранения пассивации анода, т.к. последняя снижает эффект очистки.

При обработке воды данным способом в ней в растворенном состоянии остаются ионы указанных металлов. Для применения обработанной данным способом воды в промышленности и в быту ее необходимо дополнительно очищать от растворенных металлов с применением различных химических реагентов и способов, которые удорожают процесс обработки воды.

Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки воды (см. авт. св. СССР N 1756276, кл. C 02 F 1/00), включающий перемешивание воды в течение 2-5 мин механической мешалкой с последующей корректировкой pH до величины, равной 7-8, путем обработки воды известью.

Однако после обработки воды данным способом необходимо дополнительно удалять нейтрализующий агент - известковое молоко, что приводит к дополнительным расходам. Кроме того, данный способ не обеспечивает высокой степени очистки воды в процессах, где требуется высокое значение pH, т.е. при удалении карбонатов, железа, марганца.

Техническая задача заключается в обеспечении экологичности процесса и удешевлении за счет исключения расхода реагентов.

Общим для предлагаемого способа и аналогов является обработка воды путем корректировки pH.

Отличием предлагаемого способа от ближайшего аналога является то, что корректировку pH осуществляют многократным поочередным снижением давления воды до величины, при которой происходит кавитация, и последующим повышением давления воды до величины, при которой кавитация прекращается.

Корректировка pH многократным и поочередным снижением давления воды до величины, при которой происходит ее кавитация, и последующим повышением давления воды, при котором последняя полностью прекращается, позволяет диссоциировать молекулы воды на ионы H⁺ и OH^-, первые из которых частично покидают жидкую фазу, а вторые накапливаются и увеличивают pH воды.

На фиг. 1 представлены кривые 1-3 изменения величины pH в зависимости от количества циклов снижений и повышений давления воды, при которых соответственно происходит и полностью прекращается ее кавитация. Кривые 1 и 2 отражают изменение pH воды, взятой из различных водопроводов, а кривая 3 - изменение pH дистиллированной воды. Как видно из фиг. 1, происходит существенное изменение величины pH воды уже при 3-9 циклах кавитации и ее полного прекращения.

Такой способ корректировки pH воды экологически чист, не требует дополнительных затрат на химические реагенты, на их нейтрализации, а следовательно, повышается экономичность процесса очистки воды.

Способ обработки воды осуществляют следующим образом.

На фиг. 2 представлена технологическая схема корректировки pH воды, которая включает насос 1, сопло Вентури 2, емкость 3 для воды 4, открытый патрубок 5 для сообщения с атмосферой.

Пример. Воду с температурой 17^oC и имеющую pH 7,4 разгоняют в сопле Вентури 2 до скорости 30 м/с. Давление воды, протекающей по диффузору сопла Вентури 2, снижается до величины 2·10³Па, при этом происходит кавитация воды. На выходе из диффузора сопла Вентури 2 давление воды повышают до величины 1·10⁵Па, при этом кавитация полностью прекращается. Причем повышение давления производят путем торможения воды в емкости 3, сообщающейся с атмосферой через открытый патрубок 5. Затем воду из емкости 3 вновь подают насосом 1 в сопло Вентури 2. Циклы повторяют 9-10 раз, после чего pH воды достигает величины 8,45.

Формула изобретения

Способ обработки воды путем корректировки рН, отличающийся тем, что корректировку рН осуществляют многократным поочередным снижением давления воды до величины, при которой происходит ее кавитация, и последующим повышением давления воды до величины, при которой кавитация прекращается.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2