Способ очистки воды

 

Использование: приготовление питьевой воды, очистка сточных вод озонированием. Сущность изобретения: сточные воды обрабатывают озоновоздушной смесью в многоствольном эжекторе путем разгона воды со смесью при относительной объемной концентрации последней 0,35-0,65 до сверхзвуковой скорости с последующим торможением смеси до дозвуковой скорости при переходе смеси через скачок уплотнения. Изобретение позволяет снизить содержание примесей в воде. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к приготовлению питьевой воды, очистке сточных вод озонированием и может быть использовано на очистных станциях и установках, использующих в качестве окислителя озон.

Известен способ и аппарат (1) для обезвреживания сточных вод озоном, содержащий вертикальную емкость, в крышку которой вварена горловина, в которой установлено самовсасывающее механическое аэрирующее устройство. Для повышения эффективности очистки, производительности и надежности работы устройства оно снабжено барботером под аэрирующим устройством и трубопроводом с элеткромагнитом для циркуляционной перекачки жидкости из верхней части емкости в нижнюю.

Озон непрерывно поступает в аэрирующее устройство, смешивается с жидкостью и в виде пузырей переносится потоками жидкости по всему объему емкости. Растворяясь в жидкости, озон окисляет вредные вещества.

Основными недостатками способа и его реализующего устройства является продолжительность очистки и большой расход озона.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ озонирования жидкости с использованием смесителя жидкости и газа [2] В этом способе реализуется идея ввода в жидкость пузырьков газа: как можно мельче и больше с целью их лучшего растворения в жидкости для ее обеззараживания.

Но при использовании этого способа в чистом виде для обезвреживания трудноразрушаемых молекул процесс окисления менее эффективен, чем при использовании способа [1] так как недостаточно времени для растворения озона во всей массе жидкости за период ее пребывания в смесителе.

Цель изобретения повышение степени очистки.

Это достигается тем, что перемешивание очищаемой воды с озоновоздушной смесью осуществляют в многоствольном эжекторе при относительной объемной концентрации смеси 0,35-0,65 путем ее разгона до сверхзвуковой скорости с последующим торможением до дозвуковой скорости при переходе смеси через скачок уплотнения.

Новым в предлагаемом способе является создание условий в эжекторе, при которых вредные вещества в тонкой пленке жидкости взаимодействует с достаточным для окисления количеством озона.

На фиг.1 изображен эжектор, в котором применено сопло (см. фиг.2) с числом стволов более десяти.

Эжектор состоит из корпуса 1, патрубков подвода обезвреживаемой жидкости 2 и озона 3, цилиндрического участка 4 эжектора, диффузора 5 и сопла 6.

Способ реализуется следующим образом.

Через патрубок 2 и сопло 6 обрабатываемая жидкость поступает в камеру смешения эжектора, где "захватывает" озон, поступающий через патрубок 3, и попадает в цилиндрический участок 4.

Эжектор применяется в качестве смесителя и величина разряжения в камере смешения может быть понижена, т.е. увеличен коэффициент эжекции К> 1 ˙ 10^-3. При давлении смеси Р_ж на выходе из эжектора меньше 1,4 ˙ 10^-1 МПа в цилиндрическом участке течение двухфазной газожидкостной смеси является сверхвузковым.

В диффузоре статическое давление резко возрастает и течение становится дозвуковым. Изменение давления происходит скачкообразно на очень короткой длине, т. е. в скачках уплотнения. Эти два эффекта образование двухфазной сверхзвуковой смеси и воздействие на нее скачков уплотнений способствует интенсификации процесса окисления.

Жидкость в сверхзвуковой двухфазной смеси распределена в тонкой пленке (см. фиг.2). Доступ необходимого количества молекул озона к молекулам вредного вещества "незагроможден" молекулами жидкости. Времени прибывания смеси с цилиндрической части эжектора достаточно для начала химических реакций. В диффузоре в скачках уплотнения резко повышаются давление и скорость химической реакции увеличивается.

Контроль за реализацией вспененного режима осуществляется мановакууметром, установленным в середине трубы 4 (фиг.1) без демпфирующих устройств.

При остаточном давлении 0,2.0,4 ата стрелка мановакууметра практически неподвижна, в противном случае колебания стрелки достигают ± 1/4 шкалы.

Контроль степени очистки ведется спецслужбами химическим способом по утвержденным методикам. Очистка ведется до величины загрязнений меньше ПДК.

При массе загрязненных сточных вод 5 м³ и концентрации несимметричного диметиламина (НДМА), равной 9 ПДК, очистка известным способом длится не менее 1,5 ч и расходуется не менее 9 кг озона. На экспериментальной установке при осуществлении предлагаемого решения очистка длится не более 0,5 ч и расходуется не более 0,1 кг озона.

Известным способом очистку загрязнений, (например, по НДМА) до уровня ниже ПДК осуществить не удается.

П р и м е р. Очистке предлагаемым способом подвергают поверхностную воду следующего химического состава: Карбонатная жесткость 1 г-экв/л Перманганатная окисляемость 9.14 г-экв/л Прозрачность 25 см Цветность по платино- кобальтовой шкале 40^о Окраску давали гуминовые кислоты, содержание железа и марганца незначительно.

Время контакта озоновоздушной смеси с водой во всей экспериментах до 8 мин.

Результаты очистки воды при различных значениях объемной концентрации озоновоздушной смеси α_г приведены в таблице.

Из приведенных примеров видно, что степень очистки поверхностной воды предложенным способом в несколько раз выше, чем известными.

Использование предлагаемого способа обезвреживания жидкости обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества.

Интенсификация процесса очистки позволяет разработать непрерывный технологический цикл, в результате чего можно уменьшить объем приемных резервуаров и создать малогабаритные очистные сооружения и установки. Сокращение длительности технологического цикла очистки позволяет сократить расход озона.

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ путем обработки озоном в смесителе, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки, в качестве смесителя используют многоствольный эжектор, а очистку ведут путем разгона воды с озоновоздушной смесью при относительной объемной концентрации последней 0,35 0,65 до сверхзвуковой скорости с последующим торможением смеси до дозвуковой скорости при переходе смеси через скачок уплотнения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3