СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ Российский патент 1998 года по МПК C02F1/46 

Изобретение относится к экологическим процессам очистки воды от взвешенных частиц и капель при коагуляции и может найти применение при удалении ПАВ, жиров, масел, нефтепродуктов, находящихся в мелкодисперсном или коллоидном состоянии.

Известен способ очистки сточных вод при коагуляции путем их реагентной обработки соединениями алюминия (Очистка природных и сточных вод. М. Высшая школа, 1994; Стахов Е. А. Очистка нефтесодержащих сточных вод. Л. Недра. 1983. Авт. св. СССР N 1002254, C 02 F 1/53, 1983). В качестве реагентов применяются сульфат алюминия, хлористый алюминий, водный раствор полиалюмофорной кислоты.

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся: загрязнение очищаемой воды ионами Cl^-, SO-24

и другими анионами при растворении соответствующих солей или кислот в сточной воде по реакциям

Известен способ очистки сточных вод при электрокоагуляции путем растворения алюминия анода в электрическом поле с образованием коагулянта - гидрооксида алюминия

(Патент Франции N 1587830, М. кл. C 02 C 5/12, 1968).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся большой расход электроэнергии и высокая стоимость растворимых алюминиевых электродов.

Наиболее близким способом очистки вод к заявляемому объекту по совокупности признаков и выбранному за прототип является способ очистки воды, включающий введение в нее алюминийсодержащего коагулянта сернокислого алюминия, отделение шлама, ввод в шлам сульфата и хлорида натрия в количестве, эквивалентном содержанию алюминия в шламе, электрообработку последнего с использованием нерастворимых электродов в анодной и катодной камерах диафрагменного электролизера и последующей подачей жидкой фазы обработанного шлама на смешивание с очищаемой водой (авт. св. СССР N 1171427, C 02 F 1/46, 1985).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся загрязнение очищаемой воды ионами хлора и сульфата, необходимость в дополнительных реагентах смеси сульфата и хлорида натрия и дополнительном специальном диафрагменном электролизере с анодной и катодной камерами. Это приводит к увеличению числа вспомогательных операций, связанных с выделением гидрооксидного шлама, его химическим превращением в сульфат или хлорид алюминия, разделением и возвращением на очистку, что увеличивает затраты времени, трудовые затраты и стоимость очистки.

Задачей изобретения является упрощение способа очистки воды.

Техническим результатом, достигаемым при применении предлагаемого способа, является предотвращение загрязнения очищаемой воды ионами хлора и сульфата и уменьшение числа технологических операций.

Указанный технический результат достигается в способе очистки воды, включающем введение в нее алюминийсодержащего коагулянта, электрообработку с использованием нерастворимых электродов и отделение шлама, при этом в качестве алюминийсодержащего коагулянта используется гидрооксид алюминия, а электрообработке подвергается очищаемая вода. Использование гидрооксида алюминия в качестве алюминийсодержащего коагулянта с обработкой очищаемой воды (а не шлама, как в прототипе) в электрическом поле с использованием нерастворимых электродов позволяет предотвратить загрязнение воды анионами Cl^- и SO-24

упростить технологию очистки воды.

Электрообработка с использованием нерастворимых электродов непосредственно самой очищаемой воды, в которую в качестве коагулянта введен гидрооксид алюминия, позволяет активировать последний в электрическом поле за счет ионизации.

Al(OH)₃ _→ Al⁺³ + 3(OH)^-,
улучшить его коагулирующие свойства, уменьшить общее время обработки и упростить способ очистки воды.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого изобретения, а определение из перечня аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявляемом объекте, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показали, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

Пример 1. Берут сточную воду, поступающую на очистные сооружения Волжского азотно-кислородного завода, содержащую взвешенные и коллоидные частицы с химическим поглощением кислорода (ХПК) 2400 мг/л и поверхностно-активные вещества 500 мг/л. 4 литра этой сточной воды заливают в лабораторный аппарат, на дне которого установлены нерастворимые электроды из титана общей поверхностью 1 дм². Клеммы электродов подсоединяют к источнику постоянного тока. Перед подачей тока в сточную воду добавляют водный раствор гидрооксида алюминия Al(OH)₃ в количестве, содержащем 2 грамма ионов алюминия.

Результаты опытов приведены в таблице.

Пример 2. Берут сточную воду по примеру 1, но клеммы электродов присоединяют к источнику переменного тока. Расход гидроксида алюминия тот же, что и в примере 1. Результаты опытов приведены в таблице.

Пример 3. Берут сточную воду по примеру 1 и 4 литра этой воды заливают в лабораторный аппарат. Добавляют в эту воду сульфат алюминия в количестве, эквивалентном 2 граммам ионов алюминия. Гидрооксидный шлам водоочистки после коагулирования уплотняют отстаиванием и дозируют в электролизер с двумя нерастворимыми электродами из титана, анодное и катодное пространство которых разделено диафрагмой из стеклоткани. В межмембранное пространство заливают смесь хлорида и сульфата натрия в соотношении по массе 1 1 и производят электролиз шлама в анодной камере электролизера постоянным электрическим током силой 50 мА в течение 15 минут. Полученный в анодной камере раствор вторичного сульфата алюминия и дополнительного хлорида алюминия смешивают с новой порцией сточной воды, отстаивают и фильтруют в течение часа (пример 3 в описании заявки по прототипу).

Результаты очистки представлены в таблице.

Как видно из данных таблицы, при сравнительно одинаковой степени очистки по ХПК, ПАВ и расходе ионов алюминия удельный расход электроэнергии в предлагаемом способе на постоянном токе снижается на 45% на переменном токе
на 6% хотя последнее преимущество незначительно, зато отпадает необходимость в дорогостоящем выпрямителе постоянного тока.

Основное преимущество предлагаемого способа по сравнению с прототипом связано с отсутствием загрязнения очищаемой сточной воды анионами хлора и сульфата. Кроме того, вся очистка происходит в одном аппарате без анодной и катодной камер, разделенных диафрагмой, поэтому отпадает необходимость в реагентах: хлориде и сульфате натрия, их смешении в определенной пропорции и обработке гидрооксидного шлама этой смесью в электрическом поле. Электрообработка с использованием нерастворимых электродов самой очищаемой воды активирует молекулы коагулянта гидрооксида алюминия, что уменьшает энергозатраты, общее время очистки и упрощает технологическую схему за счет уменьшения числа вспомогательных операций. Это позволяет перевести очистку на непрерывный режим работы, что увеличивает производительность и уменьшает стоимость очистки.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования при очистке воды от частиц и капель в процессе электрокоагуляции;
для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов;
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".

Изобретение относится к экологическим процессам очистки воды от взвешенных частиц и капель при коагуляции и может найти применение при удалении ПАВ, жиров, масел, нефтепродуктов, находящихся в мелкодисперсном или коллоидном состоянии. Техническим результатом, достигаемым при применении предлагаемого способа, является предотвращение загрязнения очищаемой воды ионами хлора и сульфата и уменьшение числа технологических операций. Указанный технический результат достигается в способе очистки воды, включающем введение в воду гидроксида алюминия и последующую обработку в бездиафрагменном электролизере с использованием нерастворимых электродов. 1 табл.

Способ очистки воды, включающий введение в нее алюминийсодержащего коагулянта, обработку очищаемой воды в бездиафрагменном электролизере с использованием нерастворимых электродов, отличающийся тем, что в качестве алюминийсодержащего коагулянта используется гидрооксид алюминия.