СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВОДЫ Российский патент 1998 года по МПК C02F1/66 

Изобретение относится к способам обработки воды и может быть использовано в процессах умягчения, осветления, обесцвечивания и обезжелезивания воды в химической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности, а также в жилищно-коммунальном хозяйстве.

В процессах очистки воды такие показатели, как скорость проведения процесса и степень очистки, зависят от нескольких факторов, одним из которых является регулирование значения pH. Например, в процессах обезжелезивания процесс окисления Fe²⁺ протекает быстрее при более высоком значении pH. В процессах удаления марганца осаждение последнего в форме гидроксида будет возможно только в щелочной среде, при pH 9,0-9,5. В процессах умягчения воды удаление карбонатов происходит при высоком значении pH: при pH 8,2 осаждается почти весь карбонат железа, при pH 10,5 осаждается гидроксид двухвалентного железа. При pH 9,2 осаждаются карбонаты марганца, а гидроксид марганца выпадает в осадок при pH 11,5. Поддержание pH на определенном уровне очень важно для быстрой и эффективной коагуляции в процессах осветления и обесцвечивания. Изменение величины pH относят к дополнительному способу очистки воды.

Для поддержания оптимального значения pH требуется подщелачивание или подкисление воды (см. "Технические записки по проблемам воды", "Дегремон", пер. с англ., М., Стройиздат, 1983).

Известен способ обработки воды (см. авт. св. СССР N 1664750, кл. C 02 F 1/46), включающий корректировку pH до величины 6,7-6,9, электрообработку с растворимым анодом, содержащим железо, алюминий и углерод, смену полярности тока на электродах и отстаивание. Причем при электрообработке используют анод, содержащий ингредиенты в следующем соотношении, мас.%: алюминий - 12,5-18,0; углерод - 0,1-0,25; железо - остальное, а электрообработку ведут при плотности тока 200-3000 А/м².

Корректировку pH осуществляют путем добавления соляной кислоты для полного устранения пассивации анода, т.к. последняя снижает эффект очистки.

При обработке воды данным способом в ней в растворенном состоянии остаются ионы указанных металлов. Для применения обработанной данным способом воды в промышленности и в быту ее необходимо дополнительно очищать от растворенных металлов с применением различных химических реагентов и способов, которые удорожают процесс обработки воды.

Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки воды (см. авт. св. СССР N 1756276, кл. C 02 F 1/00), включающий перемешивание воды в течение 2-5 мин механической мешалкой с последующей корректировкой pH до величины, равной 7-8, путем обработки воды известью.

Однако после обработки воды данным способом необходимо дополнительно удалять нейтрализующий агент - известковое молоко, что приводит к дополнительным расходам. Кроме того, данный способ не обеспечивает высокой степени очистки воды в процессах, где требуется высокое значение pH, т.е. при удалении карбонатов, железа, марганца.

Техническая задача заключается в обеспечении экологичности процесса и удешевлении за счет исключения расхода реагентов.

Общим для предлагаемого способа и аналогов является обработка воды путем корректировки pH.

Отличием предлагаемого способа от ближайшего аналога является то, что корректировку pH осуществляют многократным поочередным снижением давления воды до величины, при которой происходит кавитация, и последующим повышением давления воды до величины, при которой кавитация прекращается.

Корректировка pH многократным и поочередным снижением давления воды до величины, при которой происходит ее кавитация, и последующим повышением давления воды, при котором последняя полностью прекращается, позволяет диссоциировать молекулы воды на ионы H⁺ и OH^-, первые из которых частично покидают жидкую фазу, а вторые накапливаются и увеличивают pH воды.

На фиг. 1 представлены кривые 1-3 изменения величины pH в зависимости от количества циклов снижений и повышений давления воды, при которых соответственно происходит и полностью прекращается ее кавитация. Кривые 1 и 2 отражают изменение pH воды, взятой из различных водопроводов, а кривая 3 - изменение pH дистиллированной воды. Как видно из фиг. 1, происходит существенное изменение величины pH воды уже при 3-9 циклах кавитации и ее полного прекращения.

Такой способ корректировки pH воды экологически чист, не требует дополнительных затрат на химические реагенты, на их нейтрализации, а следовательно, повышается экономичность процесса очистки воды.

Способ обработки воды осуществляют следующим образом.

На фиг. 2 представлена технологическая схема корректировки pH воды, которая включает насос 1, сопло Вентури 2, емкость 3 для воды 4, открытый патрубок 5 для сообщения с атмосферой.

Пример. Воду с температурой 17^oC и имеющую pH 7,4 разгоняют в сопле Вентури 2 до скорости 30 м/с. Давление воды, протекающей по диффузору сопла Вентури 2, снижается до величины 2•10³Па, при этом происходит кавитация воды. На выходе из диффузора сопла Вентури 2 давление воды повышают до величины 1•10⁵Па, при этом кавитация полностью прекращается. Причем повышение давления производят путем торможения воды в емкости 3, сообщающейся с атмосферой через открытый патрубок 5. Затем воду из емкости 3 вновь подают насосом 1 в сопло Вентури 2. Циклы повторяют 9-10 раз, после чего pH воды достигает величины 8,45.

Использование: умягчение, осветление, обесцвечивание и обезжелезивание воды. Сущность изобретения: способ обработки воды путем корректировки pH включает многократное поочередное снижение давления воды до величины, при которой происходит ее кавитация, с последующим повышением давления воды до величины, при которой кавитация прекращается. 2 ил.

Способ обработки воды путем корректировки рН, отличающийся тем, что корректировку рН осуществляют многократным поочередным снижением давления воды до величины, при которой происходит ее кавитация, и последующим повышением давления воды до величины, при которой кавитация прекращается.