СПОСОБ ВОДОПОДГОТОВКИ Российский патент 1998 года по МПК C02F1/52 C02F1/68 

Изобретение относится к области очистки воды химическим способом с использованием коагуляции, обеззараживания и осаждения взвешенных веществ и может быть использовано при очистке воды, содержащей большое количество фтора.

Вода - опора жизни и в тоже время она часто несет в себе смерть, большая часть всех болезней связаны с загрязненностью источников водоснабжения. Как малые, так и большие концентрации фтора в питьевой воде вредны для человеческого организма. При недостатке фтора в рационе людей наблюдается распространение кариеса зубов населения, нередко приводящего к потере зубов и как следствие, к хроническим внутренним заболеваниям. Поэтому для фторирования воды применяют повышение фтор-ионов в воде дозированием в нее фторсодержащих соединений, например, кремнефтористого натрия, фтористого натрия, кремнийфтористого алюминия и др. Указанные реагенты ядовитые для человека при передозировке. Повышенное содержание фтора в воде сверхдопустимой концентрации также приводит к заболеванию-флюорозу зубов и флюорозу скелета, обезизвествление сухожилий и связок, ограничение подвижности туловища, боли. Обесфторивают воду реагентами с последующей фильтрацией. Реагентные методы удаления фтора из воды основаны на сорбции его гидроксидами магния или алюминия (В. А. Клячко, И. Э. Апельцин. Очистка природных вод. Изд. лит. по стр-ву, М.: 1976, с.439-446, Г.Г. Руденко, И.Т. Гороновский. Удаление примесей из природных вод на водопроводных станциях, К, 1976 г.).

Наиболее близким по технической сущности является способ очистки воды, содержащей большое количество фтора, включающий обработку ее коагулянтом с последующим отведением шламов (SU, авторское свидетельство 261996, кл. C 02 F 1/58, 1970). Недостатком способа являются большие безвозвратные потери реагентов и большие площади земель для складирования образовавшихся труднообезвоживаемых осадков, в которых безвозвратно теряется фтор природной воды и гидроксиды металлов.

Задачей изобретения является извлечение природного фтора из воды с последующим его использованием для фторирования воды, а также повторное использование коагулянта после пептизации осадка гидроксида металла, сокращение емкостей для складирования труднообезвоживаемых коагулятов, сокращение расхода реагентов для очистки, экологическая чистота способа, изготовление строительных изделий из хвостов после пептизации.

Поставленная задача решается предложенным способом, в котором после очистки воды коагуляцией, собирают осадок-коагулят возвратом 3-5 часов и обрабатывают его плавиковой кислотой до образования золя, нерастворившуюся часть осадка отделяют фильтрованием и используют при производстве стройматериалов, а фильтрат используют в качестве реагента для фторирования и коагуляции воды, обедненной фтором. Процесс пентизации осадка-коагулянта контролируется потенциометрическим или кондуктометрическим титрованием до второго скачка перехода гидроксида металла с последующим отделением нерастворившегося кислого осадка механическим фильтрованием и подачи его на изготовление различных строительный изделий.

Общее количество кислоты для получения золя равно 0,3-0,8 эквивалентов по отношению к содержанию гидроксида металла в коагуляте, возраста его и от физико-химического состава осадка.

Сущность изобретения поясняется схемой очистки воды по предлагаемому способу. Схема содержит следующие аппараты, связанные между собой системой трубопроводов: отстойник 1 для воды, обогащенной фтором, после коагуляции, емкость 2 для коагулята, механические фильтры 3, резервуар чистой воды 4, реактор-сгуститель осадка 5, устройство для регенерации 6, цех утилизации 7 кислотонерастворимых осадков, которые периодически обрабатываются, отстойник промывной воды 8 от фильтратов, отстойник 9, емкость для окислителей-золей 10.

Способ осуществляют следующим образом.

В отстойник 1 поступает вода из артскважины, которая содержит большое количество фтора. В воду добавляют обесфторивающий коагулянт. Отстоенная вода через фильтры 3 поступает в резервуар чистой воды 4 для подачи потребителю. Выделенной осадок - коагулят сгущается в сгустителе 5, а затем подается на регенерацию плавиковой кислотой в количестве, необходимом для перевода коагулята в золь до третьей ступени перехода гидроксида металла, которая контролируется pH метром, после перемешивания в течение 5 минут. Процесс можно контролировать и кондуктометром. Регенерационную смесь подают на обезвоживание, а затем фильтрат поступает на коагуляцию станции фторирования воды. В случае аккумулирования коагулянта-регенерата, его подают на грануляцию. В фильтрат подают обеззараживающий агент. Промывная вода фильтров собирается в отстойнике 9, откуда подается также в сгуститель 5. Кислотонерастворимый осадок из регенератора и осадок очистки периодически сбрасывают на уплотнение. Для осветления регенерируемого коагулянта в регенератор подают окислители, после чего коагулянт используют по назначению. Если рядом имеется станция по очистке воды, требующей добавления фтора, то применяется предлагаемая схема очистки водоподготовки. В случае, если станция фторирования воды находится на некотором расстоянии от станции обесфторивания воды, то регенерируемый коагулянт транспортируется также, как и другие реагенты, применяемые для очистки воды.

Количество возврата основных солей из гидроксидов регенерацией зависит от количества кислоты по стехиометрии к гидроксиду металла и возраста осадка, что и видно из результатов эксперимента в табл. 1.

Доза продукта регенерации рассчитывается из количества солей, перешедших в раствор, и определяется экспериментально в каждом конкретном случае. Результаты исследований сведены в табл. 1-8.

Пример. Исследования проводились в Институте коллоидной химии и химии воды АН УССР, а также на очистных сооружениях на рр. Днепре, Десне. Физико-химическая характеристика воды менялась по сезонам года. Конкретная характеристика воды приводится в табл. 2, 3. Для исследования санитарно-гигиенических свойств регенерированного коагулянта плавиковой кислотой порции проб высеивали на МПА. Подсчет колоний проводили по методике согласно ГОСТ 18963-73. В процессе очистки вода в основном освобождается от грибков и бактерий, в то время как бактерии группы Coli более устойчивы к действию коагулянтов и требует обеззараживания воды окислителями.

Результаты обеззараживания воды, очищенной регенерированным коагулянтом, приведены в табл. 4.

Для исследования качества воды применялись методы анализа воды, описанные в книге "Унифицированные методы анализа воды" под ред. Ю.Ю. Лурье, М.: Химия, 1971. Технологические схемы очистки воды использовали из методик "Основы и технология кондицирования воды", Киев, 1983. Осадки-коагулянты для регенерации брали непосредственно из действующих сооружений на очистных станциях, а также получали из модельных вод необходимого для исследования состава. Для сравнения способов очистки воды, воду обрабатывали и по прототипу (а.с. 261996).

Из сравнения полученных данных следует, что по предлагаемому способу очистки возможно повторное использование природного фтора для водоочистки, экономия коагулянта и повышение экономического эффекта очистки воды.

Изобретение относится к способам очистки воды химическими веществами и может быть использовано для обработки воды, содержащей большое количество фтора. Для осуществления способа после очистки воды коагуляцией собирают осадок и обрабатывают его плавиковой кислотой до получения золя, что контролируется потенциометрическим или кондуктометрическим методом, с последующим отделением нерастворившегося осадка механическим фильтрованием. Полученный фильтрат-золь используют в дальнейшем для коагуляции воды, требующей фторирования, а осадок используют при производстве стройматериалов. Способ обеспечивает извлечение из воды природного фтора с последующим его использованием для фторирования воды, обедненной фтором, а также повторное использование коагулянта после пептизации осадка гидроксида металла, что приводит к сокращению расхода реагентов и упрощению способа. 8 табл., 1 ил.

Способ водоподготовки, включающий обработку воды с большим содержанием фтора коагулянтом и отделение осадка, отличающийся тем, что осадок обрабатывают плавиковой кислотой до образования золя, нерастворимую часть осадка отделяют фильтрованием и используют при производстве стройматериалов, а фильтрат используют в качестве реагента для фторирования и коагуляции воды, обедненной фтором.