СПОСОБ ОЧИСТКИ ВЫСОКОМИНЕРАЛИЗОВАННОЙ ВОДЫ Российский патент 2010 года по МПК C02F1/44 C02F1/42 

Изобретение относится к способам обработки высокоминерализованной воды и может найти применение в системах водоподготовки.

Известен способ опреснения высокоминерализованной, в частности морской, воды [1], включающий вакуумирование, нагрев, испарение воды и конденсацию водяного пара, при котором нагрев и испарение воды производят на одной стороне стенки плоской тепловой трубы, а конденсацию полученного водяного пара на прямо противоположной стенке другой плоской тепловой трубы, при этом периодически распыляют между стенками дистиллированную воду с температурой выше температуры водяного пара и осуществляют постоянное воздействие электромагнитным полем на водяной пар между плоскими тепловыми трубами, а вакуумирование осуществляется с перепадом высот не менее 10 м при нормальном атмосферном давлении.

Недостатком способа является сложность его реализации, обусловленная большим количеством специализированного оборудования и высокими энергозатратами.

Кроме того, полученная в результате этого способа опреснения морской воды очищенная вода является дистиллированной, обладает низкими вкусовыми характеристиками и не соответствует санитарно-гигиеническим требованиям, поскольку практически не содержит необходимых для организма солей и микроэлементов.

Известно, что для опреснения высокоминерализованной воды применяют мембранные методы (электродиализ и обратный осмос [2, 3]), однако при этом сталкиваются со следующей проблемой: после достижения низкого общего солесодержания в воде (менее 1000 мг/л), соответствующего требованиям санитарных норм, в очищенной воде присутствуют бор и бром в количествах, в несколько раз превосходящих допустимые нормы. Это связанно с высоким начальным содержанием указанных элементов в исходной высокоминерализованной воде и с недостаточной селективностью мембран в процессе очистки.

Повышенное содержание бора и брома в опресненной воде вредно для здоровья и делает непригодной эту воду для питья.

Известен способ извлечения брома из морской воды [4], заключающийся в сорбции ионов брома сильноосновным ионитом в последовательно расположенных колоннах при температуре 0-25°С с последующей десорбцией при температуре 50-95°С.

Этот способ обладает недостатком, обусловленным тем, что он не позволяет очистить воду от брома и других примесей до необходимых нормативов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является способ [5], заключающийся в предварительной обработке воды флокулянтом и гипохлоритом с последующей фильтрацией через песчаный и угольный фильтры, умягчении с помощью ионитов, выделении брома и бора и опреснении последовательно электродиализом и обратным осмосом.

Недостатки такого способа связаны с многостадийностью и сложностью его технологического процесса. Существенным недостатком является также удаление брома и бора из морской воды, содержащей большое количество минеральных солей. В этом случае производительность оборудования по удалению бора и брома очень низка, причем требуется большой расход реагентов.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в устранении отмеченных недостатков и достигается в предлагаемом способе очистки высокоминерализованной воды, включающем стадии очистки от брома и бора и стадию опреснения воды и отличающемся тем, что в начале производится деминерализация воды обратным осмосом, а затем вода подвергается очистке от брома и бора с помощью анионита в Cl^--форме.

Кроме того, способ отличается тем, что перед очисткой обратным осмосом воду подвергают обеззараживанию магнитным полем с напряженностью 10⁵a/м в рабочем зазоре обеззараживателя.

В предлагаемом способе соотношение пермиата и концентрата в процессе обратного осмоса составляет 1:(0,2-20).

Сущность предлагаемого технического решения поясняется схемой (см. чертеж), где: 1 - насос; 2 - фильтр от механических примесей; 3 - микрофильтр; 4 - обеззараживатель; 5 - насос высокого давления; 6 - мембранный модуль; 7 - анионитовый фильтр; 8 - угольный фильтр.

Пример 1

Высокоминерализованная вода из источника с содержанием минеральных солей 36 г/л состава: NaCl - 77,5%, MgCl₂ - 9,0%, MgSO₄ - 7,1%, MgBr₂ - 0,08%, CaSO₄ - 3,8%, СаСО₃ - 0,4%, KCl - 2,0%, Na₂B₄O₇ - 0,03% подается насосом (1) в фильтр (2), где освобождается от механических примесей. Затем воду пропускают через микрофильтр (3) и магнитный обеззараживатель (4), где воду стерилизуют воздействием магнитного поля с напряженностью 10⁵ а/м. После обеззараживателя (4) вода с помощью насоса высокого давления пропускается через мембранный обратноосмотический элемент (6), где при соотношении пермиат-концентрат 1÷(0,8÷1,2) происходит отделение большего количества минеральных солей. Предусмотрена рециркуляция 0,1 объемной части концентрата. Очищенная вода (пермиат) с содержанием минеральных солей 220,0 мг/л, бора 3,3 мг/л и брома 14,1 мг/л направляется на анионитовый фильтр (7). В фильтр (7) загружают анионит АВ-17-8 чс, который предварительно переводят в Cl^--форму с помощью раствора поваренной соли. В воде, прошедшей фильтр (7), содержание бора 0,2 мг/л (при нормативе не более 0,5) и содержание брома 0,1 мг/л (при нормативе не более 0,2). После анионитового фильтра (7) воду пропускают через угольный фильтр (8) для придания ей хороших вкусовых качеств.

Пример 2

Высокоминерализованная вода из источника с содержанием минеральных солей 4,2 г/л состава: NaCl - 77,6%, MgCl -10,4%, MgSO₄ - 5,7%, MgBr₂ - 0,2%, CaSO₄ - 2,0%, CaCl₂ - 1,6%, СаСО₃ - 0,2%, KCl - 2,1%, Na₂B₄O₇ - 0,1%.

Освобождается от механических примесей, стерилизуется воздействием магнитного поля с напряженностью 10⁵ а/м (4), пропускается через мембранный обратноосмотический элемент (6), где при соотношении пермиат - концентрат 1:(0,2÷0,8) отделяется основная часть минеральных солей 240 мг/л, бора 0,8 мг/л и брома 4,0 мг/л, проходит очистку на анионитовом фильтре (7) и угольном фильтре (8). Очищенная вода имела содержание бора 0,1 мг/л, содержание брома 0,05 мг/л.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ №2142912.

2. Ионообменные мембраны в электродиализе.

Под. ред. К.М.Салдадзе. Л.: Химия, 1970, с.171-182.

3. Карелин Ф.Н. Обессоливание воды обратным осмосом. - М.: Стройиздат, 1988 - 208 с.

4. Патент РФ №1726387.

5. Патент РФ №2089511.

Изобретение относится к способам очистки высокоминерализованной воды, в частности морской, и может найти применение в системах водоподготовки питьевой воды. Способ очистки высокоминерализованной воды включает в себя стадии очистки от бора и брома и стадию опреснения воды и отличается тем, что вначале проводится деминерализация воды обратным осмосом, а затем вода подвергается очистке от брома и бора с помощью анионита в Сl^--форме. В процессе деминерализации соотношение пермеата и концентрата составляет 1:(0,2-20). Технический результат заключается в очистке воды от бора и брома до нормативов питьевой, а также в упрощении технологического процесса и снижении энергозатрат. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ очистки высокоминерализованной воды до нормативов питьевой воды, включающий в себя стадии очистки от брома и бора и стадию опреснения воды, отличающийся тем, что вначале проводится деминерализация воды обратным осмосом, а затем вода подвергается очистке от брома и бора с помощью анионита в
Сl^--форме.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед очисткой обратным осмосом воду обеззараживают с помощью магнитного поля.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение пермеата и концентрата в процессе обратного осмоса составляет 1:(0,2-20).

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что после ионообменного фильтра вода поступает в фильтр, заполненный активированным углем.