СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ЖЕЛЕЗА Российский патент 1994 года по МПК C02F1/04 B01D39/00 

Изобретение относится к способам очистки природной воды, предназначенной для производственного и хозяйственно-питьевого водоснабжения, от соединений железа и микробиальных взвесей.

Известен способ обезжелезивания воды аэрацией и фильтрованием, заключающийся в том, что вода обогащается кислородом при аэрации, образующаяся водовоздушная эмульсия фильтруется через зернистую загрузку, находящуюся в сухом (незатопленном) состоянии. При этом происходит окисление двухвалентного железа, и выделяющийся из воды осадок задерживается в зернистой фильтрующей среде. В качестве загрузки используется кварцевый песок [1] .

Недостатками этого способа очистки являются образование на поверхности зерен загрузки плотного дегидратированного слоя железа, невозможность регенерации загрузки и связанная с этим необходимость периодической замены отработанной загрузки на новую. Срок службы такой загрузки ограничен из-за малого свободного объема ее пор. В итоге способ характеризуется большой трудоемкостью, связанной с сортировкой, промывкой, сменой загрузки, снижением эффективности очистки воды и производительности установки во время эксплуатации загрузки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ очистки воды от железа фильтрованием водовоздушной эмульсии через пористый полимерный материал в виде блоков с открытыми ячейками [II] .

Недостатками этого способа очистки являются постепенная забивка пор фильтрующего материала осажденным железом, что приводит к снижению эффективности очистки и производительности фильтра, невозможность регенерации фильтрующего материала и вследствие этого необходимость периодической замены отработанной полимерной загрузки и ее утилизации. Используемый фильтрующий материал не задерживает присутствующие в воде взвеси неорганической или органической природы с размерами частиц менее 1 мм, то есть не обеспечивает очистки воды о микровзвесей, коллоидных примесей и микробиальных частиц. Кроме того, перед фильтрацией вода аэрируется при соотношении подаваемых объемов воздуха и воды 5: 1, что приводит к увеличению концентрации растворимых в очищенной воде газов (кислорода и углекислоты) и вследствие этого возрастанию коррозионности воды.

Цель изобретения - повышение степени очистки воды при одновременном ее обеззараживании.

Поставленная цель достигается тем, что фильтрование воды от железа осуществляется через пористый материал, выполненный в виде пластин или труб с толщиной стенки 0,9-10,0 мм из спеченного порошка титана с размерами пор 5-40 мкм.

П р и м е р 1. Природную воду подают на фильтр любой конструкции, содержащий фильтрующий элемент из пористого спеченного порошка титана, выполненный в виде трубы или плоской, или иной формы пластины с толщиной стенки 3 мм и размером пор (тонкостью фильтрации) 5-8 мкм. Содержание железа в фильтрате зависит от общего содержания железа в исходной воды и, как видно из данных табл. 1, уменьшается в 2-3 раза.

П р и м е р 2. Способ осуществляют в условиях, аналогичных примеру 1, только используют фильтрующий элемент с толщиной стенки от 0,9 до 10 мм. Содержание железа в фильтрате зависит от толщины стенки фильтрующего элемента и, как видно из данных табл. 2, наибольшей задерживающей способностью обладает фильтрующий элемент с толщиной стенки 10 мм.

П р и м е р 3. Способ осуществляют в условиях, аналогичных примеру 1, только используют фильтрующий элемент с толщиной стенки 10 мм и средний размер пор (тонкостью фильтрации) 40 мкм.

Содержание железа в фильтрате зависит от общего содержания железа в исходной воде и, как видно из данных табл. 3, уменьшается в 3-12 раз.

П р м е р 4. Способ осуществляют в условиях, аналогичных примеру 1, только используют в качестве исходной воду, взятую со станции водоподготовки после традиционной очистки фильтрацией через песчаные фильтры коагуляцией, отстаиванием и обеззараживанием хлором. Фильтрующие элементы используют с тонкостью фильтрации 5-8 и 8-11 мкм и толщиной стенки 3 мм. Характеристики исходной воды и фильтрата представлены в табл. 4.

Как видно из данных табл. 4, при фильтрации воды уменьшается содержание железа до 0,19 мг/л и резко уменьшается мутность (в 8-12 раз). Остальные показатели меняются незначительно.

П р и м е р 5. Способ осуществляют в условиях, аналогичных пpимеру 4, анализируя исходную воду и фильтрат по ГОСТ 28-74-82 на общее содержание микробов и кишечно-бактериальную фазу.

Как видно из данных табл. 5, фильтрация через пористые титановые элементы уменьшает содержание микробов в 10 раз.

П р и м е р 6. Способ осуществляют в условиях, аналогичных примеру 1, используют исходную воду, искусственно зараженную кишечно-бактериальной фазой. Анализ исходной воды и фильтрата приведен Волжской городской СЭС по ГОСТ 28-74-82.

Как показывают данные табл. 6, при высокой зараженности воды эффективность очистки составляет 24-50% .

Анализ приведенных в таблицах данных показывает, что предлагаемый способ по сравнению с известным обладает следующими достоинствами:
а) повышает эффективность обезжелезивания воды;
б) исключает обогащение воды растворимыми газами и вследствие этого коррозионность воды;
в) обеспечивает упрощение процессов очистки и обеззараживания воды, так как обладает простым и компактным аппаратурным оформлением;
г) исключает использование реагентов (коагулянтов, хлора, гипохлоритных соединений) и снимает ограничения на использование очищенной воды для хозяйственно-питевого водоснабжения;
д) используемые фильтрующие элементы обладают практически неограниченным сроком эксплуатации. (56) 1. Николадзе И. И. Обезжелезивание природных и оборотных вод. М. : Стройиздат, 1978, с. 24.

2. Авторское свидетельство СССР N 842046, кл. С 02 F 1/64, 1981.

Использование: очистка природных вод от соединений железа и микробиальных взвесей. Сущность изобретения: фильтрование ведут через пористый, спеченный из порошка титана материал с размером пор 5 - 40 мкм, причем материал используют в виде трубы или пластины с толщиной стенки 0,9 - 10,0 мм. Способ обеспечивает остаточное содержание Fe²⁺ до 0,19 мг/л и снижение микробного числа до 10. 1 з. п. ф-лы, 6 табл.

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ЖЕЛЕЗА, включающий фильтрование через пористый материал, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки при одновременном обеззараживании, фильтрование ведут через пористый, спеченный из порошка титана материал с размером пор 5 - 40 мкм. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фильтрующий материал используют в виде трубы или пластины с толщиной стенки 0,9 - 10,0 мм.