Способ приготовления питьевой воды

 

Изобретение относится к водоснабжению и может быть использовано для приготовления питьевой воды на базе термических опреснителей морской воды. Целью изобретения является повьшение качества воды, упрощение способа, а также обеспечение безотходной технологии. Для осуществления способа в термически опресненную воду одновременно вводят в смесительное устройство раствор диоксида углерода и тонкодисперсный кальцийкарбонат - содержащий материал, взятые в количествах 62-165 и 700-1300 мг/л соответственно . Последующую фильтрацию смеси ведут в течение не менее 6 мин do скоростью до 30 м/ч через кальций карбонатсодержащую загрузку до ее кольматации, затем через намывной слой активированного угля, стабилизируют и обезвреживают озоном, 6 качестве источника тонкодисперсного кальцийкарбонатсодержащего материала предпочтительно использовать промывные воды от регенерации зернистой загрузки. Использование предложенного способа приготовления питьевой воды по сравнению с известным позволяет получить питьевую воду гидрокарбонатного класса с солесодержанием более 250 мг/л и концентрацией кальция более 50 мг/л при увеличении удельной производительности сооружения в 6 раз и обеспечении нормативов по содержанию в воде фтора брома, натрия и хлора. Кроме того, подавляется коррозионная активность воды. 1 з.п.ф-лы, 1 табл. г (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГЪБЛИН

А1 ((9> SU (((( (51)5 С 02 Р 1 68

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЫТВУ,: ;,"Ь1(- с .. Ь (°

°:..(1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (46) 1 5. 09. 90. Бюл. У 34 (21) 4068512/23-26 (22) 06.03.86 (72) 10.С.Баранов, В.Г.Казеев, В.Л..Малков, P.Н.Мусихин, А.И.Егоров, Г.А.Ивлева, А.E.Êoìaðoâ, 10.А.Рахманин и В.А.Смирнов (53) 663.63 (088.8) (56) World s largest plant for

Dubai "Расе", 1979, 32, М 1,с.б. (543 СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ (57) Изобретение относится к водоснабжению и.может быть использовано для приготовления питьевой воды на базе термических опреснителей морской воды. Целью изобретения является повышение качества воды, упрощение способа, а также обеспечение беэотходной технологии. Для осуществления способа в термически опресненную воду одновременно вводят в смесительное устройство раствор диоксида углерода и тонкодисперсный кальцийкарбонатсодержащий материал, взятые в количествах 62-165 и 700-1300 мг/л соответственно. Последующую фильтрацию смеси ведут в течение не менее 6 мин со скоростью до 30 м/ч через кальций карбонатсодержащую загрузку до ее кольматации, затем через намывной слой активированного угля, стабилизируют и обезвреживают озоном. В качестве источника тонкодисперсного кальцийкарбонатсодержащего материала предпочтительно использовать промывные воды от регенерации зернистой загрузки. Использование предложенного способа приготовления питьевой воды по сравнению с известным позволяет получить питьевую воду гидрокар% бонатнаго класса с солесадержанием более 250 мг/л и концентрацией кальция более 50 мг/л при увеличении удельной производительности сооружеHHsf в 6 раз и обеспечении норматнвоВ

° по содержанию в ваде фтора, брома натрия и хлора. Кроме того, подавляется коррозионная активность воды.

1 э.п.ф-лы, 1 табл.

1412232 тельном устройстве при высокотурбулентном перемешивании реагирующих компонентов и развитых поверхностях массообмена. Причем диоксид углерода .. вводят в виде раствора, что дает возможность осуществИть.регулирова" ние и автоматизацию процесса подачи . диоксида углерода, а избыток тонкодисперсного материала приводит к большей поверхности массообмена. 3атем реакционную смесь пропускают через фильтр с зернистой загрузкой, в качестве которой может быть использован любой зернистый кальцийкарбонатсодержащий материал (известняк, ракушечник, мрамор, кораллы и др.).

Фильтр служит для очистки обогащенной гидрокарбонатом кальция опреснен1 ной воды от избытка тонкодисперсного материала. Вместе с тем тонкодисперсный материал, образуя намывной слой на поверхности зерен загрузки фильт" ра обогащения, дает большую поверхность фазового контакта и позволяет увеличить скорость фильтрования или уменьшить время контакта фаз гетерогенной системы обогащения;

Применение тонкодисперсного СаСО> позволяет отказаться от периодических догрузок фильтра, подготовки и

50

Изобретение относится к водо-., снабжению и может быть использовано для приготовления питьевой воды на базе термических опреснителей морской воды.

Целью изобретения является повьппение качества воды и упрощение способа, а также обеспечение безотходной технологии.

Для осуществления способа в опресненную воду вводят раствор диоксида углерода.и тонкодисперсный кальцийкарбонатсодержащий материал в смесиI тельное устройство (например, эжектор) в количестве соответственно

66-165. и 700-1300 мг/л. Последующую фильтрацию воды ведут до кольматации зернистой загрузки фильтра при времени контакта не менее 6 мин и скорости фильтрования не более 30 м/ч, после чего загрузку взрыхляют. Промывную воду с тонкодисперсным материалом предпочтительно направлять в технологический процесс. Далее проводят сорбционную очистку воды в намывном слое активированного угля.

Способ позволяет более эффективно проводить процесс обогащения в смесирассева загрузки, что значительно сокращает эксплуатационные затраты.

При повышении сопротивления фильтра вьппе номинального, что свидетельствует о его кольматации тонкодис- персным материалом, осуществляют промывку фильтра, а отмытый карбонат кальция повторно используют в технологическом процессе.

Таким образом, применение высокодисперсного материала увеличивает интенсивность массообмена при обогащении KBK в смесительном устройстве, так и в фильтруюшем слое зернистой загрузки. При этом эффект обогащения дистиллята гидрокарбонатом кальция в смесительном устройстве составлямт до 70% от общего содержания и 30% при фильтровании.

Обработку воды в сорбционных фильтрах производят после очистки от тонкодисперсного материала, что способствует более эффективному их использованию.

Применение напорных сорбционных фильтров с намывным слоем сорбента

АУ вместо традиционного применения для очистки воды фильтров с гранулированной загрузкой повышает использование сорбционной емкости в намывном слое до 85% (вместо 25-30% в гранулированном), а также позволяет от-. казаться от термической регенерации сорбента, поскольку потери угля в намывном фильтре равны естественным потерям при эксплуатации насыпных фильтров. Кроме того, за счет интен- сификации процесса сорбционной очистки в тонком слое резко сокращается объем сооружений (так, для производительности 40 тыс.м . воды в 1 сут. вместо семи фильтров с насыпным слоем и площадью каждого 26,,8 м необходимо три фильтра с площадью поперечного сечения 7 м каждый, снабженных патронной фильтрующей системой площадью 80 м") ° .

Приготовленную питьевую воду обеззараживают оэонированием, что улуч» шает ее органолептические показатели и исключает образование хлорпроиэводных, в частности тригалометанов при обеззараживании хлором.

Согласно рекомендуемой технологической схеме, на высоконапорное сопло эжектора подают днстиллят после теплообменников, а на ниэконапорное сопло - одновременно пульпу карбона"

1412232 та кальция, например меловую пульпу с опреснительных батарей (ОБ), и раствор диоксида углерода, например полученный растворением несконденсированных газов (ОБ).

В условиях высокотурбулентного перемешивания реагирующих фаз в эжекторе с большей поверхностью контакта при избытке мелкодисперсного

СаСО > происходит обогащение с эффектом до 70Х. Далее смесь, содержащую нерастворившуюся твердую фазу и диоксид углерода в агрессивной форме, подают на фильтры обогащения с зернистой загрузкой, например известняка. Время контакта не менее 6 мин, скорость фильтрования 30 м/ч. Меньшее время контакта (9q 6 мин) приводит к выносу тонкодисперсного материала с фильтра обогащения и загрязнению загрузки сорбционных фильтров, что снижает их эффективность. Увеличение времени контакта ведет к увеличению высоты загрузки (или количества фильтров), что связано с повышением капитальных и эксплуатационных расходов. При фильтровании происходит намыв тонкодисперсного материала на зерна известняка, вследствие чего увеличивается удельная поверхность фазового контакта, приходящаяся на единицу объема аппаратов. Это дает дополнительный эффект интенсификации процесса обогащения дистиллята гидрокарбонатом кальция. При кольматации фильтра, что фиксируется по потере напора, осуществляют его промывку обратным потоком воды. При этом промывные воды направляют. в резервуар и карбонат .кальция повторно используют в цикле обогащения. Обогащенный дис.. тиллят далее направляют на намывные сорбционные фильтры для глубокой очи". стки от органических микрозагрязнений и подвергают коррекционной обработке по схеме: фторирование (раствор NaF) стабилизация (раствор

Na СО ) и .обеззараживание озоном(ОЗ).

Готовую воду собирают в резервуар, откуда направляют потребителю.

Оптимальная минералиэация питьевой воды гидрокарбонатного класса не менее 250 мг/л. Верхний предел мине, ралиэации питьевой воды ограничен санитарными требованиями до 500 мг/л.

Содержание ионов кальция должно быть не менее 30 мг/л. Целесообразно получение питьевой воды с солесодержанием

55 ного класса с оптимальными пределами минерализации.

П р н м е р 1. Способ осуществля-, ют на базе термической опреснительна нижнем пределе оптимального диапазона 250-500 мг/л, поскольку большей концентрации солей эа счет обогаще5 ния гидрокарбонатом кальция соответствуют большие расходы реагентов.

Оптимальная доза тонкодисперсного кальцийкарбонатсодержащего материала для условий получения 707 гидрокарбо" ната кальция в эжекторе не менее

700 мг/л и не более 1300 мг/л. При увеличении количества меловой пульпы более 1300 мг/л выход кальция не меняется, а время работы фильтров до кольматации сокращается. В связи с тем, что параметры работы фильтров определяются условиями связывания на них до равновесия 1 мг-экв/л агрес сивного диоксида углерода и получения на эжекторе до 70Х Са(ПСО ), нижний предел дозирования меловой, пульпы 700 мг/л. Оптимальная доза диоксида углерода 66-165 мг/л, Обоснование пределов расхода ди25 .оксида углерода при оптимальном диапазоне солесодержания питьевой опресненной воды 250 — 500 мг/л основано на следующем расчете. При солесодержании исходного дистиллнта

10 мг/л с учетом повышения солесодержания за счет привнесения солей с затравкой, а также прй процессах аА фторирования (ИаГ) и стабилизации воды (Na СО ) для обеспечения пере-" сыщения по карбонату кальция p npe%

5 делах 4-10 мг/л СаСо в целом при3 рост по солесоцержанию составит для нижнего предела 42 мг/л и верхнего

88 мг/л.

Для достижения предельных значений диапазона солесодержания необхо.димо получить следующий прирост за счет обогащения воды гидрокарбонатом кальция: о для содержания 250 мг/л " 208 мг/л или 2,6 мг-экв/л, Са(НС0з) „ для 500 мг/л — 412 мг/л или 5,1 мг-экв/л Са(НСО )

Указанные количества гидрокарбона-. та кальция получают при позировании

50 соответственно бб — 165 мг/л СО (или

3,0 — 7,5 мг-экв/л).

Отклонения за пределы этих значений концентрации CO íå позволяют получить питьевую воду гидрокарбонат1412232 ной установки, работающей на затравочной технологии,с применением кальцийкарбонатсодержащего матерна" ла; В качестве основных компонентов процесса обогащения опресненной морс5 кой воды используют побочные продук" ты опреснения, получаемые в результате термического распада гидрокарббнатов морской воды: избыточную 10 пульпу с.крупностью 1,0 50 мкм в качестве тонкодисперсного кальцийкарбонатсодержащего материала и диоксид углерода несконденсированных га зов камеры испарения второго аппарата десятикорпуаной дистилляционной Ьпреснительной установки.

Дистиллят (солесодержание 10 мг/л), получаемый на термической опреснительной установке, подают на высоконапорное сопло водоструйного эжектора, на низконапорное сопла которого дозируют раствор диоксида углерода (66 мг/л), полученный растворением нескондеисироваиных газон второго выпариого аппарата десятикорпусной установки, и меловую пульпу иэ от" стойииков в количестве 700 мг/л.

После эжектора содержание гидрокарбоната кальция и опресненной воде составляет 147 мг/л или 1 8 мг-экв/л.3атем реакционную смесь подают со скоростью 30 м/ч на фильтры с высотой зернистой загрузки 3 и известняка — ракушечника (содержание СаСО

98X) крупностью 0,8-2,0 мм, где опреснениая.вода дополнительно обогащается гидрокарбонатом кальция до

200 мг/л. Обогащенную воду собирают в приемный резервуар, откуда насосом: . йодают на намывные сорбционные фильтры со скоростью 10 м/ч в расчете на и фильтрующей ; поверхности патронных элементов фильтра. Удельный расход сорбента AI - 3 крупностью

40-80 мкм — 1 кг/м . Окисляемость воды иа выходе из фильтра 0,1 мгО /л.

Обогащенную и очищенную опреснен- ную воду фторируют фтористым натрием,"" стабилизируют кальцинированной содой для получения эффекта пересыщения по карбонату кальция в пределах 4-10: мг/л СаСО> и обеззараживают озоиирова» нием.

В таблице приведены данные физико - химического состава питьевой опресненной воды, полученной,по известному и предложенному способам.

Солесодержание питьевой воды, полученной по предложенному способу в данном примере, составляет 290 мг/л (по расчету 250 мг/л) за счет привнесения рассола с меловой пульпой опреснительного комплекса, о чем свидетельствует увеличение концентрации хлоридов и сульфатов (по сравнению с расчетными для данного процесса).

Полученная питьевая вода относится к гидрокарбонатному классу, соответствует ГОСТУ 2874-82 и санитарным нормам.

Пример 2. При подаче на эжектор диоксида углерода s количест- . ве 165 мг/л (7,5 мг-экв/л) в агрессивной форме и 1300 мг/л меловой затравки было получено после эжектора 3,6 мг-.экв/л Са +, а при последующей фильтрации через зернистый ракушечник при времени контакта t бмин и скорости Ч 30 и/ч — 5,08 мг-экв/л

Ca +. Общее солесодержание воды

500 мг/л, гидрокарбонатов 358,0 мг/л, кальция 101 7 мг/л, магния 5 мг/л, хлоридов 1-2,6 мг/л, сульфатов 3, 1мг/л суммарно натрия и калия 19,0.мг/л,. фтора 0,7 мг/л, рН 7,2. При. этом продолжительность фильтроцикла сокра-. щается, поэтому процесс целесообразно весФи, как в примере 1.

Что касается минимально возможного значения скорости фильтрования, при которой достигается положительный эффект, то следует отметить, что

V&30 и/ч принята, исходя иэ минимально возможного времени контакта для выбранного диапазона обогащения в. условиях применения стандартных напорных фильтров диаметром 3 м и вы" сотой загрузки кальцийкарбонатсодер жащего материала 3 м.

Для принятых условий .обогащения указанная скорость является оптимальной, так как при уменьшении ее производительность по конечному продукту снижается,. а при увеличении происходит проскок агрессивной углекислоты в фильтрат.

Вода, полученная известным спосо-. бом, принадлежит к натрийхлоридному классу, не соответствует требованиям ГОСТа .по содержанию фтора. Содержание брома в 3,5 раза превышает . гигиенический норматив, утвержденный Всемирной организацией здравоохранения для питьевой опресненной водьь. Кроме того, в воде содержится

1412232 нию ее органолептических и санитарно - гигиенических показателей.

Вода.

Содержание, мг/л

I2 3 I-:j T 1

Na+К Са Ng 1

HC0> Br F авионов pH

Юе

Предложен» ный способ

Известный способ

14,1 52,7 10,1 39,0 16,2 158,1 0,1 0,7 290,8 8,0

122,4 30ю4 19э7 250 ° 1 16э3 73э2 Оэ7 Оэ3 513 ° 1 7ю8

Составитель Л.Ананьева

Техред Л. Олийнык

Редактор В.Иванов

Корректор М.Демчик

Заказ 3324 .Тираж 806

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное Э ЮЮМ ЮЮ ° В ЮВаЮ

Производственно-полиграфическое предприятие, r. ужгород, ул. Проектная, 4 значительное количество натрий " иона (122 мг/л), который в настоящее время ограничивается санитарными органами (так, в стандартах Евро-, пейского экономического сообщества содержанйе натрия ограничено значением - 20 мг/л). Содержание кальция находится на никнем пределе гигиенических требований. ,(Использование предложенного способа приготовления питьевой воды по сравнению с существующим позволяет получить питьевую воду гидрокарбонат ного класса с солесодержанием более

250 мг/л и концентрацией кальция более 50 мг/л при увеличении полезной производительности сооружения в

6 раз и минимальных эксплуатационных затратах. Применение диоксида углерода и меловой пульпы при обогащении дистиллята гидрокарбонатом кальция позволяет уменьшить габариты и металлоемкость узла обогащения опресненной воды и связанные с ними эксплуатационные расходы. Сокращается расход воды на промывку фильтров. Подавляется коррозионная активность воды, приводящая к значительному количеству аварий на водоводах, увеличению нерациональных потерь воды, загрязнению ее продуктами коррозии, ухудшеформула изобретения

1 . Способ приготовления питьевой воды, включающий введение диоксида углерода в виде несконденсированных газов опреснительных установок ис- парителей морской воды в термически опресненную воду, фильтрование через зернистую кальцийкарбонатсо.. держащую загрузку, стабилизацию и обеззараживание, о т л и:ч а ю @ и й- с я тем, что; с целью повышения качества воды и упрощения способа, введение диоксида углерода осуществляют в виде раствора одновременно с обработ»

20 кой тонкодисперсным кальцийкарбонатсодержащимматериалом, взятых в количествах 66-165 и 700 -1300 мг/л соответственно, фильтрование ведут до кольиата-, ции зернистой загрузки и дополнитель25 но воду Ф ьтруют через намывной слой активиоованного угля.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения безотходной технологии,в качест ве источника тонкодисперсного кальцийкарбонатсодержащего материала используют промывные воды от регейерации зернистой загрузки.