Способ очистки природной воды

 

Сущность изобретения: в природную воду вводят смесь сульфата алюминия (в пересчете на А(20з) с природным силикатом и водой. Компоненты смешивают в массовом соотношении сульфат алюминия: природный силикат:вода, равном 1::(0,5-2,0):(11,5- 49,0) в течение 1-2 ч. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (! Ц

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

APVI ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О

I» Ф

1 (21) 4826841/26 (22) 17.05.90 (46) 15.07.92. Бюл, ¹ 26 (71) Институт коллоидной химии и химии воды им. А.В.Думанского и Научно-исследовательский и конструкторско-технологиче-. . ский институт городского хозяйства (72) Ю,И.Тарасевич, В.Т.Остапенко, B.À.Êoстюк, H.À.Синельник и А.Е.Кулишенко (53) 663.632.52(088.8) (56) Патент США ¹ 3097163, кл. С 02 В 1/20, 1963.

Руденко Г.Г„Гороновский И.Т. Удаление примесей из природных вод на водопроводных станциях. Киев; Будивельник,.

1976, с. 94-96, Изобретение относится к очистке воды и может быть использовано для обработки природных вод.

Известен способ обработки воды в муниципальных и промышленных водных системах, заключающийся во введении вместе с флокулянтом мелкоизмельченвого кальцита.

Недостатком указанных способов является инертность вводимых добавок, которые. служат только для механического осаждения образуемых хлопьев, не оказывая на процесс хлопьеобразования существенного физико-химического -воздействия.

Происходит, лишь улучшение процесса седиментации. Кроме того, ввод песка в коагулированную воду на стадии седиментации создает технологические трудности и ри эксплуатации и требует специального оборудования для его осуществления.

Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки природной воды, который заключается во введении в обраба(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРИРОДНОЙ ВОДЫ (57) Сущность изобретения: в природную воду вводят смесь сульфата алюминия (в пересчете на А!20з) с природным силикатом и водой. Компоненты смешивают в массовом соотношении сульфат алюминия: природный силикат:вода, равном 1:(0,5-2,0):(11,5-

49,0) в течение 1-2 ч. 1 з.п. ф-лы, 1 табл, тываемую воду дополнительно к раствору дозируемого коагулянта замутнителя в виде взвеси или коллоидного вещества, например тонкого глинистого замутнителя — бентонита с размером частиц менее 3 мкм в количестве 10 мг/дм . Это сокращает время хлопьеобразования на 30-50% и уменьшает необходимую дозу коагулянта..

Как показали наши исследования при очистке днепровской воды способом по прототипу не достигается достаточно высокая степень очистки воды. При этом следует отметить, что остаточная концентрация At в очищенной воде превышает требования (0,2 мг/дмз) руководства В03 по контролю качества питьевой воды;

Целью изобретения является повышение степени очистки воды и снижение остаточного содержания алюминия в очищенной . воде.

Для.достижения поставленной цели предложен способ очистки природной воды, состоящий в том, что природный силикат

1747391 предварительно смешивают с сульфатом алюминия и водой в состоянии сульфат алюминия (в пересчете на А!20з):природный силикат:вода, равном 1;(0,5-2,0):(11,5-49), Полученный реагент вводят в обрабатываемую воду, отстаивают и отделяют образующийся осадок, П ри этом смешение компонентов осуществляют в течение 1-2 ч.

При этом в качестве природного силиката используют клиноптилолит или сапонит и обрабатывают воду дисперсией природного силиката в водном растворе коагулянта, При введении в водный раствор коагулянта природного силиката происходит за+ + мещение катионов Na и Са, находящихся в.структуре клиноптилолита и сапонита, на ионы Al, что обеспечивает появление дополнительных центров коагуляции дисперсных примесей, а также создание сорбционных центров для удаления гумусовых веществ. При этом введение пылевидных фракций клиноптилолита и частичный гидролиз препятствуют быстропротекающим процессам полимеризации основных солей И, что ведет к уменьшению удельной поверхности образующегося гидроксида алюминия. В результате предварительного введения дисперсных минералов в раствор коагулянта достигается пролонгирующее действие ионов Al на очищаемую систему.

Существенным моментом является время перемешивания природного силиката в водном растворе коагулянта, которое обеспечивает, в основном, протекание ионообменных процессов, частичный гидролиз солей алюминия, Это приводит к созданию на поверхности частиц силикатов активных центров для поглощения гумусовых веществ и других загрязнений.

Обработка воды. полученной таким образом, дисперсией .обеспечивает максимальное оседание хлопьевидных продуктов гидролиэа с сорбированными на них раз-, личными загрязнениями и более полное участие соединений алюминия в самом процессе гидролиза, что приводит к глубокой очистке воды от гумусовых и взвешенных веществ при одновременном снижении осз таточных концентраций Alз..

Способ реализуют следующим обра. зом.

Для очистки воды р,Днепр испольэовали молотый клиноптилопит Сокирницкого месторождения Закарпатской области

УССР зернением менее 0,25 мм с содержанием основйого минерала не менее 70 (группа А) и сульфат алюминия ГОСТ 1296685 с содержанием AbOa не менее 157;;

ka реагентном хозяйстве водопроводной станции приготавливают раствор сер5

10 нокислого глинозема с концентрацией (по

AlzOo) 5-87, т,е, в массовом соотношении содержания AlzOa к воде как 1:(11,5-19,0), Для приготовления дисперсии природного

Силиката используют как указанный раствор, так и разбавленный раствор коагулянта с соотношением AlzOg. H20, равном

1:(19 49)..Исходный раствор глинозема (коагулянтв) перекачивают в расходные баки, куда и подается пылевидный природный силикат. Ввод природного силиката может осуществляться как в сухом виде, так и вместе с водой в виде суспензии. Массовое соотношение коагулянта (в пересчете на Al203)

15 природного силиката и воды составляет

1:(0,5-2,0),(11,5-49,0). Приготовление дисперсии осуществляют при постоянном . перемешивании.сжатым воздухом, поступающим по воздухораспределительной

20 системе дренажных труб, уложенных на дне расходного бака, Необходимое время контакта (перемешивания) природного силиката в водном растворе коагулянта составляет

1-2 ч.

25 Дазирование полученной дисперсии производят по традиционной схеме, принятой на станции водоподготовки (обычно насосами-дозаторами). Место ввода реагента — смесительные устройства. После обработ30 ки сырой воды указанным реагентом и образования хлопьев продуктов "полного" гидролиза вода направляется на отстаивание до полного осветления ее (выпадения хлопьев в осадок) в отстойных сооружениях, 35 а затем поступает на фильтры.

Пример 1 (по предлагаемому способу)..

Проведению исследований предшествовало приготовление коагулирующей дисперсии. К 100 мл раствора сернокислого

40 глинозема с 5;4 содержанием AlzOa добавляли 5 г клиноптилолита, что соответствовало массовому соотношению коагулянта (в пересчете на А!гОз), природного силиката и воды 1:1: l9, затем смесь выдерживали в те45 чение 1 ч, постоянно барботируя дисперсию воздухом.

Эксперименты проводились на воде реального поверхностного источника (р.Днепр) с содержанием .различных дис50 персных примесей, обуславливающих мутность 5,1 мг/дм и цветность 49 град. В 1 л з исследуемой воды при постоянном перемешиванйи. вводили 0,3 мл 5 (,-ной дисперсии клиноптилолита в водном растворе

55 сернокислого глинозема, что обеспечивало дозу коагулянта 15 мг/дм, считая по А!гОз.

Производили быстрое перемешивание со скоростью вращения мешалки 100 об/мин в течение 2 мин. Затем, снизив скорость до .60 об/мин, осуществляли медленное перемешивание в течение 15 мин, при котором так как не обеспечивается необходимое достигалось полное окончание процесса время для полного прохождения ионообхлопьеобразования, Обработанная вода от- менных процессов и появления дополнистаивалась в течение 30 мин, Режимы пере- тельных центров коагуляции и сорбции мешивания были установлены исходя иэ 5 дисперсных примесей. Отсутствует резульусловий работы реальных сооружений стан- тат пролонгирующего действия ионов Al ций водоподготовки. на очищаемую систему. "

В осветленной пробе определяли мут- Если время перемешивания компоненность, цветность и остаточный алюминий. тов выше предлагаемого предела (приме

Очи

О щенная вода имела следующие показа- 10 20), дальнейшее увеличение степени очист. ер тели . мутность 0,4 мг/дм, цветность 9 град,. ки не происходит, т.е. повышение времени что соответствовало эффекту очистки 92 и свыше 2 ч технологически не оправдано.

82% соответственно при концентрации ос- Запредельные количества воды в дистаточного алюминия 0,12 мг/дм, персии не обеспечивают требуемого резульОпыты,по определению оптимальных 15 тата. При содержании воды в смеси, параметров очистки с использованием дис- превышающем верхний предел, т.е. при соперсий природных силикатов в водном рас- отношении 1:1:65, происходит преждев в ре сернокислого глинозема (коагулянта) менный гидролиз коагулянта, что приводит. проводили аналогично описанному выше к снижению содержания активных ионов опыту с .варьированием массового соотно- 20 алюминия и отрицательно отражается на кашения сульфата алюминия (считая по А40з), честве очистки (пример 21). природного силиката, воды и времени вы- При содержании воды в смеси ниже держивания дисперсии. предлагаемого соотношения (например, езультаты опытов представлены втаб- 1;1:9) использование полученного реагента лице. 25 приводит к снижению эффективности проУстановлено, что предлагаемые соотно- цесса очистки воды (пример 22). шения коагулянта, природного силиката и Предлагаемый способ позволяет увеливоды вдисперсии,атакже время перемеши- чить степень очистки по показателю мутнования компонентов дисперсии выбраны из стидо82-94% и по цветностидо 69-86% при условий, обеспечивающих максимальную 30 обеспечении содержания остаточного алюэффективность очистки воды с минималь- миния ниже требования руководства 803 ным количеством остаточного алюминия, (0,2 мг/дмз).

Применение предлагаемого способа харак- По сравнению с известными способами

23 теризуетая снижением мутности (пример очистки воды (пример 23 прототип) р з

1, прототип) до 0,3-0,9 мг/дм, т.е. в 1,3-4 35 гаемый способ повышает степень очистки раза, или увеличением степени очистки с 76 по мутности в 1,3-4 раза и по цветности-,в до 82-94%, а также уменьшением цветности 1,1-2,4 раза. обработанной воды с 17 град до 7-15 град, Предлагаемый способ легко приме т. . в 1 1-2 применим т.е. в, -2,4 раза, или по эффектности очи- на реальных станциях водоподготовки и не стки — с 65 до 69-86%. При этом концентра- 40 требует дополнительных капитальных влоция остаточного алюминия (примеры 1 — 15) жений, Используемые реагенты имеют отне превышает требования руководства ВОЗ носительно невысокую стоимость. (О,2 мг/дмз).

Запредельное снижение соотношения Высокая эффективность очистки прикоагулянта и природного силиката (т.е, 45 родной воды от дисперсных примесей и гууменьшение содержания силиката в дис- мусовых веществ, простота, использование персии) не приводит к желаемому результа- недефицитных реагентов позволяет широко ту : цветность„22 град, остаточный Al применить предлагаемый способ на водо0,32 мг/дмз (примео 17). очистных станциях, Запредельное повышение содержа- 50 ния природного силиката в дисперсии (при- . Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я . мер l8) нерационально, так как степень очистки не увеличивается. посо очистки природной воды, Важным моментом в осуществлении включающий введение природного силикаспосо а является время перемешивания 55 та и сульфата алюминия, отстаивание и откомпонентов дисперсии, которое должно деление образующегося осадка, о тл и ч а юя тем, что, с целью повышения составлять.1-2 ч. Если время перемешива- шийся тем, что, с елью и ния ниже предлагаемого предела (пример степени очистки и снижения остаточного с9), ффективноть очистки недостаточно вы- держания алюмини в 0 щ

I осока(78 пом тностии65 по в ния в очищенной во е у / по цветности), природный силикат предварительно смешини во щ оде, !

1747391. 2, Способ по п.1, отличающийся тем, что сульфат алюминия смешивают с природным силикатом и водой в течение

1-2 ч. вают с сульфатом алюминия и водой в массовом соотношении сульфат алюминия (в . пересчете на AI20a):природный силикат:вода, равном 1:(0,5-2,0}:(11,5-49,0).

Доза, мгlдмз

Показатели качества обработанной воды

Природный силикат

Вреия перемешивания компо" нентов, ч

Массовое соотношение А1зов в р-ре коагулян- та природн. силиката и воды

Цветность

Остаточ" ный алюминий, иг/дмз

Иутность.

Вид

ЭФфект очистки 3

Концент- Эффект рация, очистки, мгlдмз ф град

«нре

" способ

I Кпиноптилолит

3,75

37,5

15,0 !

5юО

15э0

15,0

17 Клиноптилолит

l8 Сапонит

19. Клиноптилолит

20 Сапонит

21 Клиноптилолит

22 то же

65 0,23

23 Бентоннт

l0

1,2

П р и и е ч а н и е. Доза коагулянта в пересчете на А1 0з 15 мг/днз.

Исходная вода р.Днепр: мутность 5,1 мг/дмз, цветность 49 град.

° \Р

Составитель. В.Остапенко

Редактор Т.Лазоренко . Техред M.Mîðãåíòàë Корректор М.Демчик .

Заказ 2468 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

2 То же

«н»

5

7

«н

1 0 -и-.

11 -1112 гнI3, Сапонит

14 то же

7,5

7,5

7,5

15., l5

15, 11,25

11 25

18,75

22 5

26,25

-30,0

22,5

30 0 длагаемы

1 -0,5:. 49

1:0,5:19

1;0,5:11,5

1:!- 19.

1:1: 19

1:1: l9

1:0,75:11,5

1:0,75:49 .

1:1,25:19

1!1,5:19

1:1э75- 19

1:20:19

1:1:19

1:1,5:19

1:2:19

I 0:I9

1:0,25:19

1:2,5:19

I:1:I9

1:1- 19

1:1:65

1:1:.9

Прототип и

1,0 I 0

1,0.

1,0

1-,5

2,0

1,0

1,0

1,5

1,5

1,5

1,5

1,О

1,5

1,5

1;5

1,5

1,5

0 5

2 5

1,5

1,5

0,8

Îь9

0е9

0,4

0,3

0,4

0,7

0,4

0,3

0 3

0>5 0,8

0,4

0,4

0 5

1,4

1,4

1,6

" 1, I

0,4

1,4

0 9

84

82

82

92

94

92

86

92

94

94

90.

84

92

92

72

72

69

78

92

72

12

l5 !

9

8

12

8

7,5

l0

10 !

22

9.

17

& !

16

69

71

82

82

84

84

84

86

82

63

82 б5

84

О 13.

0,19

0,19

0,12

0,12

0,13

0,.! 7

0i I I

0,12

0,10

0,09

О, 12.

0,1 2

0,11

О, !3

0 3

0,32

0,26

0,23

0,14

0,2!

0,20