СПОСОБ И СТАНЦИЯ ОЧИСТКИ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ Российский патент 2013 года по МПК C02F1/52 C02F1/76 C02F9/02 C02F9/04 B03D3/02 B01D21/02 G05D27/00 C01B11/06 C25B1/14 

изобретение предназначено для очистки и обеззараживания питьевой и сточной воды и может быть широко использовано в различных отраслях народного хозяйства, где необходима водоподготовка (химическая, металлургическая, нефтеперерабатывающая, медицинская промышленность, коммунальное хозяйство и т.д.). Также может быть использовано для получения хлора, хлорной воды и хлорсодержащих коагулянтов различной основности.

Изобретение включает в себя: автоматизированную систему контроля и управления технологическим процессом (АСУ ТП) 1; систему подготовки реагентов 2 для растворения исходных реагентов и их дозирования; электролизную установку 3 для получения хлора и коагулянта различной основности с улучшенными свойствами; отстойник для коагуляции и флокуляции нерастворимых взвесей и механических примесей 4; устройство удаления хлопьев 5; устройство дозирования хлора и получения хлорной воды 6; механический фильтр 8.

Технический эффект - хлорбезопасная очистка и обеззараживание воды с более высокими качественными показателями обработанной воды и более низкими затратами для достижения этой цели, достигаемые в связи оптимизацией параметров технологического процесса и учета индивидуальных особенностей исходной воды.

Изобретение предназначено для очистки и обеззараживания питьевой воды и может быть использовано для очистки различных стоков произвольного происхождения. Изобретение также может быть использовано для производства хлора, хлорирования различных веществ, производства хлорсодержащих коагулянтов разной основности, в медицине для производства высокоэффективных дезинфицирующих растворов, для производства неорганических клеющих растворов, в металлургии, в нефтеперерабатывающей промышленности, для отбеливания различных материалов и т.д.

Известными и широко распространенными способами, применяемыми на насосно-фильтровальных станциях, являются технические решения, осуществляющие очистку и обеззараживание воды с использованием поставляемых на эти станции коагулянтов (готовых растворов или в твердом виде с последующим приготовлением рабочих растворов) и жидкого хлора в цистернах, контейнерах или баллонах (с последующим дозированием хлора в обеззараживаемую воду из этих емкостей и хранилищ хлора), представляющего опасность при транспортировке, эксплуатации и хранении (Л.А.Кульский, П.П.Строкач. Технология очистки природных вод. Киев, Вища школа, 1986, 352 с., с.27-39).

Недостатками таких станций являются:

1) необходимость закупки и хранения большого количества опасного хлора;

2) высокие затраты на использование дорогостоящих коагулянтов высокой основности или большого количества дешевых коагулянтов низкой основности;

3) используемые коагулянты для очистки воды обладают слабым коагулирующим и дезинфицирующим эффектом;

4) отсутствие возможности приобретения коагулянтов оптимальной основности, предназначенных для обработки воды конкретного водоисточника с учетом индивидуального состава его воды;

5) отсутствие возможности получения хлора из коагулянта с одновременной оптимизацией степени очистки, хлорирования воды и минимизацией затрат реагента;

6) отсутствие возможности автоматической самонастройки реагентов до их оптимальных свойств на станции по показателям очищенной воды;

7) ограничения применения низкоосновного коагулянта (самого дешевого из всего ряда хлорсодержащих коагулянтов различной основности) в силу его высокой кислотности.

Известна установка для получения хлорирующего агента (RU 2090519 C1, 1997, кл. C02F 1/76, C25B 1/26). Установка включает электролизер, блок приготовления и дозирования электролита, систему коммуникаций. При этом в качестве электролизера использован электролизер с разделенными анодной и катодной камерами. Установка содержит проточную магистраль для воды и коллектор-сепаратор. Блок приготовления и дозирования раствора электролита включает растворный блок, осмотический дозатор и трубопроводы, образующие циркуляционный контур электролита. Установка также содержит блок очистки раствора электролита от солей жесткости.

Известна станция обеззараживания воды, производящая из раствора хлорида натрия одновременно хлорную воду и едкий натр (RU 2281252 C2, 10.05/2006). Станция включает в себя электролизер, узел растворения и дозирования хлорида натрия, эжектор, коммуникации. Между электролизером и эжектором установлен циркуляционный контур, содержащий накопитель щелочи, теплообменник и насос. Узел растворения и дозирования состоит из регулировочного бачка, солевого бака, насоса дозатора, ротаметра и аккумулирующей емкости. Для разделения хлора и щелочи электролизер оснащен ионообменной мембраной. Такое решение обеспечивает «…повышение бактерицидной активности получаемых дезинфектантов, обеспечение взрывобезопасности процесса».

Основной недостаток вышеперечисленных технических решений - они обеспечивают только безопасное обеззараживание воды хлором, гипохлоритом натрия и хлорной водой и не обеспечивают очистку от нерастворимых примесей и взвесей.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является техническое решение, изложенное в патенте РФ №2163894 от 10.03.2001 г. «Способ очистки и обеззараживания воды» (RU 2163894 C2, 10.03.2001, бюл. №7). В этом способе изложено техническое решение, позволяющее использовать газожидкостную суспензию из коагулянта и хлора для одновременной очистки и обеззараживания воды путем осуществления электролиза раствора, приготовленного на основе хлорсодержащего коагулянта.

Основными недостатками подобного способа являются:

1) образование взрывоопасной смеси хлора и водорода над поверхностью образующегося раствора коагулянта;

2) невозможность точного регулирования основности образующегося коагулянта, содержащего дезинфицирующие компоненты на основе растворенного активного хлора;

3) в связи с отсутствием разделения анодной и катодной зон наблюдаются более высокие затраты электроэнергии по сравнению с предлагаемым способом, что связано со смешением продуктов реакции катодного и анодного пространств и получением некоторого количества газообразного кислорода;

4) сложность получения чистого хлора с негарантированными и нестабильными параметрами состава из взрывоопасной смеси хлора и водорода, не позволяющей достаточно точно дозировать хлор в обрабатываемую воду.

Задачей данного изобретения является создание безопасного и высокоэффективного способа очистки и обеззараживания воды и создание станции очистки, обеспечивающей очистку и обеззараживание загрязненной воды с использованием хлорсодержащих коагулянтов за счет: одновременного получения хлорной воды; коагулянта оптимальной основности, обладающего высокими бактерицидными свойствами. Основность коагулянта и количество дезинфицирующего компонента подбирается и оптимизируется автоматизированной системой управления технологическим процессом (АСУ ТП) водоподготовки путем оценки основных показателей в обрабатываемой воде (содержания нерастворимых примесей и содержания дезинфицирующих компонентов и т.п.) путем управления количества их подачи дозирующими насосами в системе подготовки реагентов 2, отбором коагулянта из электролизной установки 3 и управлением электрической нагрузкой на электролизере. Организация оптимизации технологического процесса осуществляется по двум основным критериям: высокое регламентированное качество водоподготовки и низкие технико-экономические затраты.

Поставленная задача решается предложенным способом и станцией очистки и обеззараживания воды, которая включает в себя: автоматизированную систему управления технологическим процессом (АСУ ТП) 1; систему подготовки реагентов 2, подающей их на электролизную установку 3 для получения хлора и высокоосновного коагулянта, обладающего высокими коагулирующими и дезинфицирующими свойствами, содержащего активный хлор; устройства дозирования хлора и получения хлорной воды 6; отстойник для коагуляции и флокуляции нерастворенных взвесей и механических примесей 4; устройство для удаления хлопьев 5 после флотации; механический фильтр 8 (см. фиг.1).

Для очистки и обеззараживания воды используются хлорсодержащий коагулянт низкой основности и реагенты, предотвращающие пассивацию электродов электролизной установки 3, которые подаются в систему подготовки и подачи реагентов 2, где регулируется и подбирается оптимальное их соотношение автоматизированной системой управления технологическим процессом (АСУ ТП) 1. Затем подготовленный раствор поступает в электролизную установку 3, в которой получается коагулянт, содержащий активный хлор и отдельно газообразный хлор, из которого в устройстве дозирования хлора и получения хлорной воды 6 получается хлорная вода. Коагулянт, содержащий активный хлор, отбирается из электролизной установки двумя потоками и смешивается в оптимальной пропорции, затем смешивается с потоком очищаемой воды, которая, в свою очередь, очищается в отстойнике 4 путем коагуляции и флокуляции нерастворенных взвесей и механических примесей. Одновременно в отстойнике 4 осуществляется предварительное хлорирование, откуда тяжелые осадки удаляются устройством для удаления осадка 7, а легкие взвеси - устройством для удаления хлопьев 5. Для обеззараживания воды хлор или хлорная вода подаются в поток очищенной воды между отстойником для коагуляции и флокуляции нерастворенных взвесей и механических примесей 4 и механическим фильтром 8. Остаточное количество скоагулированных механических примесей очищается механическим фильтром 8. Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) 1 осуществляет контроль и управление всеми вышеперечисленными стадиями технологического процесса.

Катодное и анодное пространство электролизной установки 3 разделены (в отличие от приведенных выше аналогов и прототипов) специальной диафрагмой или мембраной, пропускающей образующийся раствор внутри электролизной установки 3, но препятствующей прохождению сквозь нее пузырьков водорода и хлора, что исключает образование взрывоопасных газовых смесей. Электролизная установка 3 извлекает хлор из раствора коагулянта в анодном пространстве электролизера и направляет его для окончательного хлорирования очищенной воды хлором или в виде водного раствора - хлорной водой. Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) 1 позволяет контролировать все показатели процесса: концентрации исходных и основных образующихся веществ, уровни заполнения растворами технологической аппаратуры, значения напряжения и тока на электродах, режим электролиза, расходы основных потоков дозируемых и образующихся веществ, основные параметры очищенной и обеззараженной воды (прозрачность и концентрацию остаточного активного хлора или образующегося коагулянта с активным хлором), уровни образующихся в отстойнике осадков. Она позволяет управлять процессом с помощью исполнительных механизмов, настраиваясь на оптимальную основность коагулянта, получаемого в процессе электролиза более высокоосновного (по сравнению с исходным, обладающим более высокими коагулирующими и дезинфицирующими показателями) коагулянта и необходимого количества хлора путем изменения напряжения и тока на электродах электролизной установки 3 и управления расходами потоков веществ на всех стадиях водоподготовки в автоматическом, ручном или в смешанных режимах, сочетая автоматический и ручной одновременно. В результате работа станции оптимизируется по установленным критериям качества водоподготовки и критериям минимизации затрат на достижение этих целей с учетом индивидуальных состава и свойств очищаемой воды и проведения безопасности технологического процесса.

Основное отличие способа и станции от аналогов и прототипов заключается в том, что на станции очистки и обеззараживания воды может использоваться хлорсодержащий коагулянт любой основности, а именно Me(OH)_mCl_n-m, где Me - металл, n - валентности металла, a m - количество гидроксильных групп в гидрооксихлориде металла, где Me - металл, n - валентности металла, a m - количество гидроксильных групп в гидрооксихлориде металла, причем находится в интервале 0<m<n.

При этом одновременно получаются более эффективный коагулянт более высокой основности и отдельно хлор или хлорная вода. Причем этот процесс легко регулируется простым изменением электрической нагрузки на электродах электролизной установки 3 и оптимизируется с использованием АСУ ТП 1.

В ряду коагулянтов низкоосновные коагулянты получаются легче и дешевле всего, но коагулирующие свойства их значительно ниже по сравнению с высокоосновными коагулянтами.

Приведем пример на коагулянтах из гидрооксихлорида алюминия (ГОХА). В ряду коагулянтов 1/3- ГОХА (Al(OH)Cl₂), 2/3- ГОХА (Al(ОН)₂Сl) и 5/6- ГОХА (Al₂(OH)₅Cl) первый получают из гидрата алюминия и соляной кислоты, второй получают при более высоких значениях температуры и давлении с использованием растворов, содержащих щелочные и щелочноземельные элементы или, используя металлический алюминий. Последний высокоосновный коагулянт получают, как правило, из металлического алюминия или с добавлением металлического алюминия. Стоимость последнего в зависимости от качества возрастает в несколько раз. Представленное техническое решение позволяет использовать в качестве коагулянта даже водные растворы гидрооксихлорида в соляной кислоте, которые можно получить самым дешевым способом - выщелачиванием глин, содержащих оксид алюминия, соляной кислотой. Причем, чем ниже основность (больше хлора в соединении), тем значительно легче извлекается хлор. Затраты на получение электролизом хлора в кислой среде всегда ниже, что связано со снижением напряжения на осуществление этого процесса. При этом из самого дешевого и менее эффективного коагулянта получается после извлечения хлора более эффективный коагулянт более высокой основности. Причем совсем исключаются закупки и хранение хлора, сокращаются закупки других веществ на цели производства хлора и хлорной воды, да и затраты непосредственно на производство самого коагулянта (ГОХА или раствора хлорида алюминия) также значительно снижаются, а хлорная опасность в связи с отсутствием хранилищ хлора отсутствует.

Еще одно принципиальное отличие заключается в том, что способ и устройство позволяют легко настраивать свойства получаемого коагулянта за счет изменения его основности в нужную сторону с учетом особенностей очищаемой воды. Этого никогда не сможет сделать промышленное производство коагулянтов в связи с невозможностью выпуска широкой номенклатуры коагулянтов разной основности для каждого водоисточника отдельно (номенклатура будет достигать сотни, если не тысячи коагулянтов разной основности).

Имеется давно известный факт, что в различных местностях существующие источники воды обладают своими сугубо индивидуальными свойствами и составами (щелочные, нейтральные и кислые с разными составами растворенных в них солей, с различным содержанием нерастворимых механических примесей и взвесей и т.д.).

Именно поэтому необходим индивидуальный подход при подборе реагентов для обработки воды, т.е. для очистки воды должен применяться не просто высокоосновный коагулянт, а специальный коагулянт со специальной основностью, характерной именно для конкретной воды.

Это подтверждается работой многочисленных насосно-фильтровальных станций и водоканалов, где вынуждены подбирать и использовать свои различные виды и дозы коагулянта и хлора, причем эти дозы меняются в зависимости от времени года.

В действительности в этих целях на станциях из-за отсутствия лучшего приходится использовать только тот коагулянт, который могут выпустить предприятия химической промышленности.

Предлагаемое решение позволяет достаточно легко оптимизировать свойства коагулянта регулированием нагрузки и управлением расхода исходного низкоосновного коагулянта с получением коагулянта практически любой основности и конкретной (оптимальной) основности необходимой, в частности, для конкретного источника воды.

Достигается это совокупным регулированием состава раствора в системе подготовки реагентов 2; регулированием расхода подачи коагулянта на вход электролизной установки 3; режимом работы электролизной установки 3; отбором коагулянта, содержащего активный хлор, из электролизной установки 3 (в оптимальной пропорции из анодной и катодной зон).

Третье принципиальное отличие заключается в том, что наряду с получением отдельно хлора или хлорной воды, раствор получаемого коагулянта приобретает еще одно принципиальное новое свойство: при электролизе вместе с улучшенной коагулирующей способностью в нем образуются растворенные соединения гипохлоритной, хлоратной группы с активным кислородом и непосредственно растворенного активного хлора, обладающие более высокой бактерицидной активностью, за счет использования дополнительно окислительной способности активных атомов кислорода.

Такой эффект позволяет осуществлять предварительное хлорирование (обеззараживание) совместно с коагуляцией примесей и взвесей вообще без подачи хлора или хлорной воды на эти цели.

Практически все виды хлорных электролизеров имеют как минимум вход (отверстие) для подачи жидкого сырья, имеются входы для подпитки воды (в случае применения ионоселективных мембран) и не более одного выхода для отбора конечного жидкого продукта (например, гидрооксида натрия, гипохлорита натрия или оксихлорида алюминия или суспензии оксихлорида алюминия с хлором, как в указанном прототипе), имеются также отверстия для вывода газообразных продуктов (водорода и хлора). Причем во всех случаях стремятся получить максимальные концентрации конечных жидких продуктов (гидрооксида натрия, гипохлорита натрия, оксихлорида натрия, гидрооксихлорида алюминия (высокую основность с максимальной концентрацией в перечете на Al₂O₃).

В настоящем случае электролизер имеет два отверстия для отбора коагулянта из разных зон электролизного пространства - катодного и анодного. Конечным продуктом работы электролизера является продукт смешения этих потоков коагулянта, причем пропорции смешения этих потоков определяются АСУ ТП по результатам показателей очищенной воды на выходе из станции водоочистки и обеззараживания воды.

Эффективность очистки и обеззараживания зависит не только от количества подаваемого (дозируемого в электролизер) реагента и выходящего из него двумя потоками, но и от получения оптимальной основности коагулянта после их смешения друг с другом и содержания активных дезинфицирующих соединений, обеспечивающих эффективное предварительное обеззараживание.

Пределы же и крайние значения смешения представляют два крайних случая: это, когда весь поток коагулянта проходит либо через анодное отверстие, либо через катодное отверстие. При этом все промежуточные варианты смешения между ними также равновероятны равнозначны и зависят от качества очищаемой воды.

Вторым продуктом электролизера является не просто хлор, а оптимальное дозирование (расход) хлора (или хлорной воды) с помощью АСУ ТП на конечную стадию - на стадию обеззараживания воды с помощью выбора оптимального режима (энергетически выгодного) проведения электролиза раствора.

И в целом конечным продуктом всего процесса является очищенная и обеззараженная вода с минимальными затратами расходуемых веществ и энергии на эти цели, а не совокупность получаемых веществ с высокими качественными показателями (как обычно работают все промышленные электролизеры).

Конструкция электролизера имеет свои особенности. В электролизере имеется не одно отверстие с патрубком для отбора продукции, как это характерно для всех электролизеров, в которых стремятся не смешивать друг с другом анодные и катодные растворы, а наоборот, изолировать их друг от друга, что позволяет добиться высокого качества продукции с минимальными энергетическими затратами. К этим патрубкам присоединены два управляемых с АСУ ТП вентиля, которые посредством трубопроводов далее соединяются вместе в один поток. В результате происходит смешение этих потоков. Отверстия в электролизере (одно в анодном пространстве электролизера, а другое в катодном пространстве электролизера) могут быть расположены в любом месте, однако предпочтительно, чтобы они были как можно дальше от места ввода исходного раствора коагулянта и по разную сторону от разделительной мембраны (диафрагмы). Управление этими двумя регулируемыми вентилями осуществляется с помощью АСУ ТП по контролируемым показателям качества очистки и обеззараживания воды (мутности, концентрации хлора pH и т.д.). Эффективность очистки зависит не только от количества подаваемого (дозируемого в электролизер) реагента и выходящего из него двумя потоками, а от получения основности коагулянта (его качества) и содержания активных дезинфицирующих соединений, обеспечивающих эффективное предварительное обеззараживание.

Основность и содержание хлора в подаваемом на очистку воды коагулянте зависят не только от нагрузки на электролизере, но и от степени открытия и закрытия регулируемых вентилей. Так, в анодной зоне электролизера концентрация растворенного хлора значительно выше, чем в катодном пространстве, а в катодном пространстве основность растворенного коагулянта выше, чем в анодном. Используя эти особенности и регулируя соотношения этих потоков, можно подбирать с учетом особенностей воды оптимальные параметры коагулянта для очистки и обеззараживания. Пределы и крайние значения такой регулировки - это два крайних случая: когда весь поток коагулянта проходит либо через анодное отверстие, либо через катодное отверстие. В первом случае в растворе коагулянта содержится максимальное количество растворенного хлора, во втором случае - минимальное количество растворенного хлора. При этом все промежуточные варианты смешения между ними также равновероятны и выбор зависит от качества очищаемой воды. При подборе оптимального варианта лучше это делать с использование АСУ ТП, для человека это может быть очень обременительно.

Вторым продуктом электролизера является не просто хлор, а оптимальное дозирование (расход) хлора (или хлорной воды) с помощью АСУ ТП на конечную стадию - на стадию обеззараживание воды с помощью выбора оптимального режима проведения электролиза.

И в целом конечным продуктом всего процесса является очищенная и обеззараженная вода с минимальными затратами расходуемых веществ и энергии на эти цели, а не совокупность получаемых веществ с высокими количественными показателями по содержанию основного действующего вещества.

Коагулянт, выходящий из электролизера, содержит различные дезинфицирующие вещества, в том числе и активный хлор. Для оценки концентрации хлора в коагулянте, полученного в электролизной установке 3 после смешения анодного и катодного потоков, осуществляется контроль датчиком хлора, который устанавливается в трубопроводе на расстоянии не менее 20 диаметров трубопровода (общепринятые рекомендации, обеспечивающие однородное смешение) от места смешения потоков. Далее коагулянт смешивается с потоком загрязненной воды в отстойнике для коагуляции и флокуляции нерастворимых взвесей и механических примесей 4, в котором происходят очистка и предварительное обеззараживание и обесцвечивание воды. При этом концентрация хлора в процессе очистки воды резко падает. В силу того, что вода имеет различный состав, и более того, на этот состав сильно влияет время года (наиболее грязная вода - в весенний-осенний периоды времени года), не представляется возможным прогнозировать степень поглощения хлора и остаточное его содержание в обрабатываемой воде. Для этого целесообразно контролировать остаточное содержание хлора датчиком хлора, который устанавливается в трубопроводе после отстойника 4, но, не доходя до места ввода хлора или хлорной воды, подаваемых для окончательного хлорирования очищенной воды. Содержание хлора в очищенной воде контролируется еще одним датчиком, место расположения этого датчика хлора находится в трубопроводе на выходе из механического фильтра 8. В принципе для работы станции достаточно иметь только последние два датчика хлора (после отстойника 4 и после механического фильтра 8). Именно анализ показаний этих двух датчиков позволяет правильно управлять режимом работы электролизера (в том числе катодными и анодными расходами коагулянтов).

В качестве примера могут послужить проведенные испытания с использованием коагулянта, имеющего следующие характеристики: плотность исходного раствора ρ=1,29 г/см³; соотношение Al/Cl=0,68; стехиометрическая формула гидрооксихлорида алюминия (ГОХА) - Al(OH)_1,54Cl_1,46 или Al₂(OH)_3,08Cl_2,92), содержание по Al₂O₃ 16,3%, Cl - 16,62%.

Таблица 1 Изменение основности с извлечением хлора электролизом Исходный вид ГОХА Al₂(OH)_3,07Cl_2,93 Концентрация в растворе Вес Al₂O₃ Cl H₂O ГОХА г 16,63 16,62 66,08 33,92 % 16,63 16,62 66,08 33,92 Al₂(OH)_4,38Cl_1,62   Вес Al₂O₃ Cl H₂O ГОХА г 16,30 9,19 62,31 29,72 % 17,71 9,98 67,71 32,29 Al₂(OH)_4,76Cl_1,24   Вес Al₂O₃ Cl H₂O ГОХА г 16,30 9,08 61,72 30,16 % 17,74 9,88 67,17 32,83

Получение хлора для обработки воды осуществлялось на электролизере с анодом из титана с покрытием ОРТА и с разделением анодной и катодных зон специальной мембраной.

Электролиз проводился при различных расходах раствора ГОХА. Подача исходного коагулянта осуществлялась как в анодное, так и в катодное пространства. Концентрация активного хлора в коагулянте, отбираемом из анодного пространства, достигала до 3125 мг/л. Концентрация активного хлора в электролите, отбираемом из катодного пространства, находилась в интервале от 57 до 170 мг/л.

Минимальное значение активного хлора в катодном пространстве наблюдалось при вводе исходного ГОХА в катодное пространство и при сливе образующегося высокоосновного ГОХА после электролиза из анодного пространства. Один образец ГОХА - анолит - имеет плотность 1,28 г/см³.

Формула продукта: Al₂(ОН)_4,76Cl_1,24, содержание активного хлора до 3125 г в растворе коагулянта, выходящего из анодной зоны 3125 мг/л. Дополнительно был получен чистый хлор, из которого получалась хлорная вода.

Состав хлорной воды был получен аналогичный составу хлорной воды, как при дозировании чистого хлора из баллонов в воду.

Другой состав ГОХА после электролиза: плотность раствора составляла 1,19 г/см³, что соответствует формуле ГОХА - Al(OH)_2,19Cl_0,81 (Al₂(OH)_4,38Cl_1,62). При этом содержание Al₂O₃ в растворе составило 19,19%, Cl - 9,15% (по расчетам из материального баланса формула ГОХА имеет следующий вид Al(ОН)_2,32Cl_0,68 или Al₂(OH)_4,64Cl_1,36).

Из различных образцов ГОХА, производимого таким способом, были приготовлены 1%-ные растворы в пересчете на растворы по Al₂O₃ и проведены лабораторные исследования пробной коагуляции в объеме речной воды на флокуляторе в сравнении с коагулянтом сульфатом алюминия (СА), традиционно используемым на насосно-фильтровальных станциях. Испытания проводились на речной воде в наиболее неблагоприятных температурных условиях.

Скорость - 20 об/мин.

Время перемешивания - 20 мин.

Время отстаивания - 30 мин.

Температура воды - 1-3°С.

Анализ качества продукта:

1. Образец №1: Формула продукта Al₂(OH)₅Cl

2. Образец №2: Формула продукта Al₂(ОН)_3,07Cl_2,93

3. Образец №3: Формула продукта Al₂(ОН)_3,75Cl_2,25

Таблица 2 Пробная коагуляция с использованием полиакриламида Вид коагулянта Ед. изм. Исх. ГОХА до эл. №2 ГОХА после эл. №3 СА СА Доза Мг/дм³ - 13 13 13 14 Доза ПАА Мг/дм³ - 0,1 0,1 0,1 0,1 Мутность отст. Мг/дм³ 2,82 1,17 1,08 3,92 2,85 рН отст. воды   7,17 6,9 6,94 6,77 6,69 Окисляемость отстоянной воды Мг/дм³ 17,4 9,28 9,92 10,4 10,4 Остат. алюминий отстоянной воды Мг/дм³ - 0,37 0,33 1,17 0,97 Цветность отст. воды Град 50 18 18 30 25

Таблица 3 Пробная коагуляция с использованием полиакриламида Вид коагулянта Доза Мутность pH воды Окисляемость воды Остаточный алюминий воды Цветность воды   Мг/дм³ Мг/дм³ Мг/дм³ Мг/дм³ Мг/дм³ Град Исходная вода - 5,16 7,12 20,1 - 50 СА 14 1,5 7 - 1,72 30 ГОХА №1 из дозатора Al₂(ОН)₅Cl 13 1,17 7,17 10,86 0,17 19 ГОХА №1 Al₂(OH)₅Cl 2 1,5 7,02 - 0,6 20 ГОХА №2 после элект. Al₂(ОН)_3,75Cl_2,25 13 1,03 7,23 11,48 0,37 19 ГОХА №3 после электролиза анолит Al₂(OH)_4,38Cl_1,62 13 0,8 7,17 9,62 0,35 18

Выводы:

1. Очистка воды гидрооксихлоридами разных основностей в зимний период идет достаточно эффективно.

2. Все образцы гидрооксихлоридов работают в настоящий период гораздо эффективнее, чем сернокислый алюминий.

3. Остаточный алюминий гораздо лучше снимается высокоосновным гидрооксихлоридом, и в целом высокоосновный ГОХА более эффективен для данной речной воды.

4. Хлорная вода, полученная методом электролиза, обладает такими же свойствами, что и хлор из контейнеров, растворенный в воде.

Группа изобретений предназначена для обработки питьевой и сточной воды и может найти применение в различных отраслях промышленности. Предварительно проводят электрохимическую обработку раствора хлорсодержащего коагулянта в мембранной или диафрагменной электролизной установке 3 с нерастворимыми электродами. Получают высокоосновный коагулянт и газообразный хлор. Высокоосновный коагулянт смешивают с потоком очищаемой воды, которую подают в отстойник 4 для коагуляции и флокуляции нерастворенных взвесей и механических примесей. Извлеченный из анодного пространства электролизной установки 3 газообразный хлор направляют в устройство 6 дозирования хлора и получения хлорной воды. Полученную хлорную воду подают на обеззараживание в поток очищенной воды между отстойником 4 для коагуляции и флокуляции нерастворенных взвесей и механических примесей и механическим фильтром 8. Группа изобретений позволяет осуществить хлорбезопасную очистку и обеззараживание воды с наиболее высокими качественными показателями обработанной воды. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

1. Способ очистки и обеззараживания воды, включающий предварительную электрохимическую обработку раствора хлорсодержащего коагулянта в электролизной установке с нерастворимыми электродами, получение высокоосновного коагулянта и газообразного хлора, отличающийся тем, что высокоосновный коагулянт получают в мембранной или диафрагменной электролизной установке и смешивают с потоком очищаемой воды, которую подают в отстойник для коагуляции и флокуляции нерастворенных взвесей и механических примесей; извлеченный из анодного пространства электролизной установки газообразный хлор направляют в устройство дозирования хлора и получения хлорной воды, полученную хлорную воду подают на обеззараживание в поток очищенной воды между отстойником для коагуляции и флокуляции нерастворенных взвесей и механических примесей и механическим фильтром.

2. Станция очистки и обеззараживания воды, включающая систему подготовки реагентов, электролизную установку с нерастворимыми электродами, отстойник для коагуляции и флокуляции нерастворенных взвесей и механических примесей, устройство для удаления осадка, механический фильтр, отличающаяся тем, что дополнительно включает автоматизированную систему контроля и управления технологическим процессом (АСУ ТП), устройство дозирования хлора и получения хлорной воды, оснащенное системой улавливания хлора и буферной емкостью для хранения хлорной воды, насосами, датчиками, расходомерами и клапанами для управления расходами хлора и хлорной воды, при этом электролизная установка имеет диафрагму или мембрану, которая разделяет катодное и анодное пространство.