СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ Российский патент 2014 года по МПК C02F1/34 C02F1/64 C02F1/74 C02F103/04 

Изобретение относится к области водоочистки подземных и поверхностных вод от железа, сложных органических соединений, солей жесткости и сероводорода и может быть использовано для получения питьевой воды для небольших населенных пунктов, отдельных объектов и сельскохозяйственных комплексов. Данный способ обработки воды также позволяет разрушить устойчивые к химическим окислителям микроорганизмы.

Известен способ безреагентного умягчения и обезжелезивания воды (RU 2009135612, C02F 1/64, 1/74, опубл. 27.03.2011) путем насыщения ее воздухом, включающий ее обработку в гидроимпульсном генераторе и кавитационном реакторе, где процесс происходит путем столкновения двух гидродинамических импульсных кавитирующих струй. Обрабатываемая вода в гидроимпульсном генераторе проходит через эжекторы, где интенсивно смешивается с кислородом воздуха, окисляется и поступает в накопительную емкость, в которой продолжается процесс образования соединений трехвалентного железа и их коагуляция. Далее образующиеся хлопья выпадают в осадок, который отфильтровывают и сбрасывают в канализацию.

К недостаткам предложенного способа относится необходимость многократной обработки жидкости для достижения норм ПДК по железу.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ (RU 2333154, C02F 1/34, 1/78, 103/04, 103/10, опубл. 10.09.2008), где обрабатываемую воду прокачивают через гидродинамический излучатель в режиме кавитации, в который подают газовую фазу, состоящую из смеси воздуха с озоном. Концентрация озона составляет не менее 10 г/м^З. Газовая фаза подается в гидродинамический излучатель с помощью компрессора. Далее обработанную воду подвергают фильтрованию для извлечения нерастворимых взвесей.

Недостатком данного способа является необходимость использования озона и дополнительного оборудования для его производства и эжектирования внутрь устройства.

Задачей настоящего изобретения является упрощение технологии окисления двухвалентного железа до норм питьевой воды без использования химических реагентов.

Поставленная задача достигается за счет того, что в способе очистки воды, включающем прокачивание очищаемой воды в режиме кавитации через волновое гидродинамическое устройство, в которое подают газовую фазу, подачу потока жидкости из волнового гидродинамического устройства в контактную камеру и последующее фильтрование очищаемой воды от образовавшихся нерастворимых соединений, причем в качестве газовой фазы используется воздух при объемном соотношении Ж:Г=[18-25]:1, причем в контактной камере происходит дополнительная волновая обработка жидкости за счет того, что частота звуковых колебаний, генерируемая волновым гидродинамическим устройством, совпадает с собственной частотой колебаний двухфазной среды вода-воздух в контактной камере.

В результате проведенных исследований установлено, что при волновой обработке двухфазной системы вода-воздух в контактной камере наиболее эффективный режим виброперемешивания происходит при оптимальных объемном соотношении Ж:Г в обрабатываемой воде, равном 18-25:1 и частоте внешнего воздействия 970 - 980 Гц.

Основанный на этом принципе способ очистки воды с помощью волнового гидродинамического устройства приводит к эффективному насыщению воды пузырьками воздуха, который вместо озона эжектируется с заданным расходом непосредственно в рабочую камеру волнового гидродинамического устройства за счет разряжения, возникающего по оси тангенциально закрученного потока жидкости. Расход воздуха, эжектируемого в волновое устройство, регулируется игольчатым вентилем. При этом геометрические размеры волнового гидродинамического устройства рассчитаны таким образом, что частота звуковых колебаний, генерируемая волновым гидродинамическим устройством, совпадает с собственной частотой колебаний двухфазной среды вода-воздух в контактной камере. При этом существенно увеличивается скорость массообменных процессов, повышается дисперсность, происходит интенсивное направленное движение газовых пузырьков, что внешне напоминает бурное "кипение" во всем объеме жидкости. В дальнейшем обработанная вода из контактной камеры поступает в накопительную емкость и пропускается через фильтр.

Предлагаемый способ очистки воды от железа иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1

Берут артезианскую воду, содержащую двухвалентное железо в концентрации 1 мг/л. Прокачивают очищаемую воду центробежным насосом в режиме кавитации через волновое гидродинамическое устройство, где она смешивается с воздухом, в контактную камеру. Соотношение подаваемого воздуха к жидкости составляет 1:25. После контактной камеры жидкость фильтруют от образовавшихся соединений трехвалентного железа. После фильтрации воды содержание железа в ней составило менее 0,1 мг/л, что ниже норм СанПиН 2.1.4.1175-02 (<0.3 мг/л).

Пример 2

Берут воду, содержащую двухвалентное железо в концентрации 8 мг/л. Прокачивают очищаемую воду центробежным насосом в режиме кавитации через волновое гидродинамическое устройство, где она смешивается с воздухом в контактную камеру с последующей циркуляцией в замкнутом цикле через центробежный насос, волновое гидродинамическое устройство и контактную камеру. Соотношение подаваемого воздуха к жидкости составляет 1:18. После контактной камеры жидкость фильтруется от образовавшихся соединений трехвалентного железа. После фильтрации воды содержание железа в ней составило менее 0,1 мг/л.

Пример 3

Берут речную воду, содержащую микрофлору, соответствующую индексу коли 2200. Многократного прокачивают очищаемую воду центробежным насосом в режиме кавитации через волновое гидродинамическое устройство без добавления воздуха.

После обработки воды в волновом гидродинамическом устройстве индекс коли снизился до 0.

Как видно из приведенных примеров, предложенный способ очистки воды позволяет снизить содержание остаточного железа ниже норм ПДК без использования химических реагентов, сократить показания индекса коли на 100 процентов, технически упростить процесс за счет отсутствия дополнительного оборудования.

Предложенный способ очистки воды также может быть применен в области водоочистки подземных и поверхностных вод от сложных органических соединений, солей жесткости и сероводорода.

Изобретение может быть использовано в области водоочистки подземных и поверхностных вод от железа и для получения питьевой воды для небольших населенных пунктов, сельскохозяйственных комплексов. Способ очистки воды включает прокачивание очищаемой воды в режиме кавитации через волновое гидродинамическое устройство, в которое подают воздух при объемном соотношении Ж:Г=[18-25]:1. Из волнового гидродинамического устройства поток жидкости подают в контактную камеру, в которой собственная частота колебаний двухфазной среды вода-воздух совпадает с частотой звуковых колебаний, генерируемых волновым гидродинамическим устройством. Затем очищаемую воду фильтруют от нерастворимых соединений трехвалентного железа. Изобретение позволяет снизить содержание остаточного железа ниже норм ПДК без использования химических реагентов, сократить показания индекса коли до 0, технически упростить процесс. 3 пр.

Способ очистки воды, включающий прокачивание очищаемой воды в режиме кавитации через волновое гидродинамическое устройство, в которое подают газовую фазу, подачу потока жидкости из волнового гидродинамического устройства в контактную камеру и последующее фильтрование очищаемой воды от образовавшихся нерастворимых соединений, отличающийся тем, что частота звуковых колебаний, генерируемая волновым гидродинамическим устройством, совпадает с собственной частотой колебаний двухфазной среды в контактной камере, а в качестве газовой фазы используется воздух при объемном соотношении Ж:Г=[18-25]:1.