СПОСОБ ВОДОПОДГОТОВКИ Российский патент 1998 года по МПК C02F1/58 C02F1/68 

Изобретение относится к химической технологии, например, водоочистке, обесфториванию, фторированию воды, включающей коагуляцию, флокуляцию, обеззараживание, отстаивание и фильтрацию, вторичное отстаивание промывной воды фильтров и рекуперацию и повторное использование осадков-коагулятов.

Малые и большие концентрации фтора в питьевой воде вредны.

Обесфторивают воду реагентными методами и фильтрацией, включающей мембранное фильтрование, в основе которых лежат сорбционные процессы. Реагентные методы удаления фтора из воды основаны на сорбции его гидроокисями (г.о.) магния или коагулянтами солей алюминия либо железа, для чего исходную воду коагулируют, флокулируют, затем удаляют шламы с г.о. металлов в отстойниках, фильтрах, обеззараживают и подают в резервуары чистой воды, а шламы с г. о. (шламы-коагуляты) сбрасывают в канализацию (Г.Г.Руденко, И.Т.Гороновский, Удаление примесей из природных вод на водопроводных станциях, К.: Будiвельник, 1976 г.).

Наиболее эффективным является способ обесфторивания воды путем обработки ее алюминийсодержащим соединением, содержащим основной хлорид алюминия (а.с. СССР N 261996).

Недостатками существующих способов являются безвозвратные потери реагентов и образование больших количеств труднообезвоживаемых осадков-коагулянтов, содержащих природный, привычный для организма человека фтор, для складирования которого необходимы шламонакопители, занимающие огромные территории земель, чаще всего плодородной земли, что удорожает очистку и загрязняет окружающую среду (распространение запахов способствует выплоду мух).

В то же время повышение содержания фтор-иона в воде достигается дозированием в нее ядовитых для человека фторсодержащих соединений, например кремнефотристого натрия, фтористого натрия, кремнефтористого алюминия и т.п.

Целью изобретения является извлечение фторида из шламов-коагулятов, полученных при обесфторивании воды, для использования его для фторирования воды, интенсификация и сокращение коагулянта, повторное использование осадков, что сокращает шламонакопление.

Указанная цель достигается тем, что осадок-коагулянт от станции обесфторивания подается в растворный бак коагулянта солей алюминия либо железа на станции фторирования воды в количестве, необходимом для образования золя г. о. алюминия либо железа, которые входят в состав шлама-коагулята. Пептизация шламов-коагулятов до состояния золя не только дает возможность извлечь фтор для фторирования, но и переводит основную соль коагулянта и более коагулируемые гидроксиды и гидросоли с более высокой термодинамической неустойчивостью, что требует меньшего расхода коагулянта для очистки. Как известно из коллоидной химии, кривые титрования - пептизации г.о. многовалентных металлов имеют ступенчатый характер по валентности при получении из золя раствора. Отсюда вытекает, что процесс пептизации необходимо остановить после первой ступени титрования, для чего необходимо прекратить добавление шлама-коагулята до раствора коагулянта.

Результаты исследования приведены в таблицах 1, 2, 3.

Экспериментально доказано, что золевому состоянию г.о. отвечает зона между первой и второй ступенями титрования г.о., когда органические примеси шлама-коагулята находятся в связанном состоянии и выпадают в осадок при водоочистке, процент, переходящий в раствор, удаляется окислителями. Изобретение дает возможность сэкономить на 35 - 80% исходного коагулянта, помимо экономии площади на шламонакопители на 65 - 90%, извлекает фтор из шламов-коагулянтов обесфторенной воды.

Пример. Исследования проводились на Деснянском водопроводе г. Киева, в Институте коллоидной химии и химии воды АН УССР.

Физико-химическая характеристика воды менялась по сезонам года и моделировалась. Для исследования санитарно-гигиенических свойств полученного золя при добавлении шлама-коагулянта в бак коагулянта порции проб высевали на МПА. Подсчет колоний проводили по методике согласно ГОСТ 18963-73. Исследования показали, что после очистки воды полученным реагентом микробы группы С011-колли требуют обеззараживания воды окислителями.

Для исследований качества воды применялись методы анализа воды, разработанные в странах-участниках СЭВ (Унифицированные методы анализа вод, Р.Ю. Лурье, М.: Химия, 1971 г.).

Осадок-коагулянт после обесфторивания воды, содержащий 8 - 10 мг/л фтора, добавили в бак коагулянта сернокислого алюминия. Для обесфторивания применяли оксихлорид алюминия. Количество реагентов определяли после построения кривой титрования шлама-коагулянта сернокислым алюминием и для контроля серной кислотой. Оптимальные дозы коагулянта определяли пробным коагулированием. Проверку коагулянтов осуществляли на воде р. Десны.

Результаты исследования были следующие:
исходная вода: температура воды 18^oC, мутность 17,3 мг/л, щелочность 3,6 мг-экв/л, аммиак 0,26 мг/л, фтор 0,3 мг/л;
после обработки оптимальной дозой сернокислого алюминия мутность 1 мг/л, щелочность 1,5 мг-экв/л, аммиак 0,2 мг/л, фтор 0,2 мг/л;
после обработки золем-коагулятом от обесфторивающей воды, пептизированным сернокислым алюминием, мутность 0,9 мг/л, щелочность 1,5 мг-экв/л, фтор 0,7 мг/л.

Таким образом, применение изобретения дает возможность извлечь фтор из шлама-коагулянта после обесфторивания воды для народного хозяйства, часто артезианской, в виде природного, привычного для человека фтора, что дает возможность исключить применение ядовитых фтористых соединений при фторировании воды, снизить расход товарного коагулянта при водоочистке, сократить количество шлама-коагулята-хвоста при обесфторивании, который трудно обезвоживается именно из-за г.о. металлов, освободить плодородные земли сокращением шлама-коагулята. Для предлагаемого способа характерна экологическая чистота.

Изобретение относится к химическим способам обработки вод и может быть использовано в водоподготовке при обесфторивании воды. Сущность изобретения: способ водоподготовки включает обесфторивание воды коагулянтом и отделение образующегося осадка, затем осадок пептизируют использующимся коагулянтом и полученную смесь используют в дальнейшем в качестве реагента при фторировании воды. Способ обеспечивает исключение применения для фторирования чистых фтористых соединений и способствует охране окружающей среды от отходов водоочистки. 3 табл.

Способ водоподготовки, включающий обесфторивание воды коагулянтом и отделение осадка, отличающийся тем, что осадок пептизируют коагулянтом и используют в качестве реагента при фторировании воды.