СПОСОБ ОЧИСТКИ МАЛОМУТНЫХ ЦВЕТНЫХ ВОД Российский патент 2003 года по МПК C02F1/52 C02F103/04 

Изобретение относится к способам очистки воды поверхностных водоисточников и может быть использовано преимущественно в области хозяйственно-питьевого водоснабжения, в частности при очистке маломутных цветных вод.

Известен и широко используется способ очистки маломутной цветной воды, включающий ее одностадийную обработку алюминийсодержащим коагулянтом (в качестве которого используется сульфат алюминия либо оксихлорид алюминия) и последующее осветление воды фильтрованием [1].

Данный способ в большинстве случаев позволяет получать воду требуемого качества по цветности, однако связан со значительным расходом коагулянта и обусловливает относительно короткий фильтроцикл из-за ухудшения степени очистки воды по таким показателям, как содержание остаточного алюминия и окисляемость.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является способ очистки маломутной цветной воды, включающий ее двухстадийную обработку сульфатом алюминия с последующим фильтрованием [2].

Этот способ по сравнению с приведенным выше является более эффективным, т. к. позволяет несколько увеличить продолжительность фильтроцикла при одновременном снижении расхода коагулянта.

Вместе с тем с современных позиций, в основе которых лежат, с одной стороны, повышенные требования к качеству очистки маломутных цветных вод по таким показателям, как содержание остаточного алюминия и окисляемость, а с другой требования к снижению себестоимости очистки. Это, в свою очередь, требует снижения расхода применяемых реагентов, и указанный способ не может рассматриваться как достаточно эффективный.

Целью предлагаемого изобретения является разработка такого способа очистки маломутных цветных вод, при котором наряду с высокой степенью очистки (соответствующей современным требованиям) достигалась бы экономия коагулянта при одновременном увеличении продолжительности фильтроцикла.

Поставленная цель достигается согласно изобретению тем, что при двухстадийной обработке маломутной цветной воды алюминийсодержащим коагулянтом с введением на первой стадии дефицитной дозы сульфата алюминия и последующим осветлением воды фильтрованием на второй стадии в воду вводят оксихлорид алюминия в количестве 1: (4-5) по Аl₂О₃ по отношению к количеству ранее введенного сульфата алюминия, а суммарное количество введенных алюминийсодержащих коагулянтов определяется из соотношения

где D_к - суммарное количество коагулянта, мг/л; Ц - цветность очищаемой воды, град.

Пример 1.

Приготовляют три пробы воды мутностью 3,5-5,0 мг/л и цветностью соответственно 36, 62 и 115 градусов. Каждую из проб воды очищают коагулированием и фильтрованием. При этом во всех сериях опытов используют алюминийсодержащий коагулянт, а фильтрование осуществляют на колонке, загруженной гранитной крошкой с d_экв=1,05 мм и высотой слоя 1,6 м. Скорость фильтрования поддерживают постоянной и равной 7,5 м/ч.

Пробы воды с различной цветностью в зависимости от серии опытов обрабатывают коагулянтом следующим образом:
1 серия: в воду одноразово вводят сульфат алюминия;
2 серия: в воду вводят сульфат алюминия в две стадии с разрывом во времени между стадиями 60 с;
3 серия: в воду вводят на первой стадии сульфат алюминия, а на второй - оксихлорид алюминия, обеспечивая разрыв во времени между стадиями 60 с.

Проведенные опыты направлены на определение той минимальной дозы коагулянта, которая обеспечивала бы снижение цветности очищаемой воды до величины, не превышающей 10 градусов, т.е. на определение зависимости между необходимой для получения требуемой степени очистки дозой коагулянта и цветностью очищаемой воды.

Результаты опытов приведены в табл. 1.

Как видно из полученных данных, двухстадийное введение в воду алюминийсодержащего коагулянта является более предпочтительным, т. к. позволяет снизить необходимую для получения требуемой степени очистки цветной воды дозу коагулянта.

При этом использование на второй стадии коагулирования взамен сульфата алюминия оксихлорида алюминия обеспечивает возможность уменьшить суммарный расход коагулянта практически на 20%.

Одновременно из данных, представленных в таблице, следует, что существует достаточно четкая зависимость между цветностью очищаемой воды (в широком диапазоне от 36 до 115 градусов) и необходимой минимальной суммарной дозой коагулянта, вводимого в две стадии (на первой стадии вводят сульфат алюминия, на второй оксихлорид алюминия), обеспечивающей снижение цветности очищаемой воды до величины ≤10 градусов (величина общеевропейского стандарта).

Данная зависимость может быть представлена соотношением

где D_к - суммарная доза алюминийсодержащего коагулянта, мг/л; Ц - цветность очищаемой воды, град.

Пример 2.

Воду мутностью 3,7 мг/л и цветностью 62 град. очищают коагулированием, осуществляемым в две стадии, на первой из которых в воду вводят сульфат алюминия, а на второй - оксихлорид алюминия, после чего ее фильтруют.

При этом параметры фильтрующей загрузки в колонке и принятые скорости фильтрования аналогичны приведенным в примере 1.

Проводят несколько серий опытов, в которых суммарная доза алюминийсодержащего коагулянта составляла 9 мг/л по Al₂O₃, т.е. была выбрана из соотношения а отношение между количеством коагулянтов (по Al₂O₃), вводимых на первой и второй стадиях, изменяли от 6:1 до 3:1.

Критериями эффективности очистки служили следующие показатели качества фильтрата: цветность не более 10 град., окисляемость не более 5 мг/л, содержание остаточного алюминия не более 0,5 мг/л, а также продолжительность фильтроцикла не менее 12 ч.

Результаты опытов приведены в табл. 2.

Как видно из приведенных в табл. 2 данных, заданным критериям эффективности очистки соответствует соотношение между количествами коагулянта, вводимого на первой и второй стадиях, как (4-5):1.

При данных соотношениях в воде после ввода коагулянта на первой стадии формируется большое количество мелких хлопьев гидроксида алюминия, которые, благодаря развитой поверхности раздела, хорошо сорбируют окрашивающие воду органические соединения.

Однако при соотношении большем, чем 5:1, продолжительность фильтроцикла сокращается, т.к. в воде кроме мелких хлопьев формируется и определенное количество средних по размеру хлопьев, что в конечном итоге приводит к сокращению продолжительности фильтроцикла из-за преждевременного заиления загрузки.

Напротив, при соотношении меньшем, чем 4:1, продолжительность фильтроцикла сокращается из-за снижения степени сорбирования хлопьями органических веществ при коагулировании.

Таким образом, преимуществом заявленного способа перед известными является его высокая эффективность, обусловленная экономией коагулянта и увеличением продолжительности фильтроцикла при одновременном достижении соответствующего современным требованиям качества очистки маломутных цветных вод.

Источники информации
1. Кастальский А. А. , Минц Д.М. Подготовка воды для питьевого и хозяйственного водоснабжения. - М.: Стройиздат, 1962, с. 54-60.

2. Бабенков Е.Д. Очистка воды коагулянтами. - М.: Наука, 1977, с. 270 и 271 (прототип).

Изобретение относится к способам очистки воды поверхностных водоисточников путем обработки алюминийсодержащим коагулянтом и последующим осветлением воды фильтрованием и может быть использовано преимущественно в области хозяйственно-питьевого водоснабжения, в частности при очистке маломутных цветных вод. Сущность изобретения заключается в том, что при двухстадийной обработке маломутной цветной воды алюминийсодержащим коагулянтом с введением на первой стадии дефицитной дозы сульфата алюминия и последующим осветлением воды фильтрованием на второй стадии в воду вводят оксихлорид алюминия в количестве 1: (4-5) по Al₂О₃ по отношению к количеству ранее введенного сульфата алюминия, а суммарное количество введенных алюминийсодержащих коагулянтов определяется из соотношения где D_к - суммарное количество коагулянта, мг/л; Ц - цветность очищаемой воды, град. Изобретение позволяет наряду с высокой степенью очистки снизить расход коагулянта при одновременном увеличении продолжительности фильтроцикла. 2 табл.

Способ очистки маломутной цветной воды, включающий ее двухстадийную обработку алюминийсодержащим коагулянтом с введением на первой стадии очистки дефицитной дозы сульфата алюминия и последующее осветление воды фильтрованием, отличающийся тем, что на второй стадии в воду вводят оксихлорид алюминия в количестве 1:(4-5) по Аl₂О₃ по отношению к количеству ранее введенного сульфата алюминия, суммарное количество введенного алюминийсодержащего коагулянта определяют из соотношения:

где D_к - суммарное количество коагулянта по Аl₂О₃, мг/л;

Ц - цветность исходной воды, град.