Способ безреагентной очистки вод от железа и марганца и устройство для его осуществления Российский патент 2024 года по МПК C02F1/64 C02F1/78 B01D61/14 

Область техники.

Настоящее изобретение относится к способам и устройствам для очистки промышленных и природных вод от железа и марганца путем окисления примесей озоном с последующей фильтрацией.

Уровень техники.

Очистка промышленных и природных вод от марганца и железа является актуальной задачей для обеспечения производств пищевой и химической промышленности, требующей системного подхода и использования эффективных методов фильтрации и очистки.

Из уровня техники известен способ очистки воды от соединений железа по патенту US4780215A [1] «Устройство очистки воды», включающий получение обогащенного озоном воздуха путем пропускания потока воздуха через электрическую дугу, подачу обогащенного озоном потока воздуха в воду, которая находится в колодце (скважине), удаление воды после окисления примесей из колодца (скважины) и её фильтрацию.

К недостаткам данного способа можно отнести низкую эффективность окисления примесей из-за малого времени и площади контакта озона с водой, т.к. после непродолжительного прохождения озона через слой воды (барботирование) он свободно утекает в окружающее пространство. Для обеспечения необходимой степени окисления примесей требуется большой расход озона. Указано, что сверху колодца (скважины) расположено воздуховыпускное отверстие, это ведет к свободной утечке озона, который не успел прореагировать в толще воды, такая компоновка может нанести вред здоровью человека. Способ не раскрывает предпочтительного метода фильтрации и порядка удаления осадка, образовывающегося в скважине в процессе окисления примесей.

Из уровня техники известен способ очистки воды от соединений марганца и железа по патенту SU1546435A1 [2] «Способ очистки воды от соединений марганца и железа», включающий озонирование исходной воды с последующей фильтрацией через зернистую загрузку, в качестве которой используют состав цеолита, керамзита или кварцевого песка с гидроксидом четырехвалентного марганца.

Недостатком данного метода является необходимость периодического обновления зернистой загрузки, эффективность фильтрования которой падает со временем.

Из уровня техники известен способ очистки подземных вод от железа и марганца по патенту RU2105729C1 [3] «Способ очистки подземных вод от железа и марганца», включающий озонирование и последовательное двухступенчатое фильтрование через зернистую загрузку с подачей воды снизу вверх на первой ступени и сверху вниз на второй ступени, отличающийся тем, что перед подачей воды на первую ступень она подвергается упрощенной аэрации, а озонирование осуществляется перед второй ступенью фильтра в количестве 3,5-5,5 мг/дм³, причем диаметр пористой загрузки первой ступени фильтра составляет 1,25-2,5 мм, второй ступени 0,63 1,25 мм.

Недостатком данного метода является необходимость периодического обновления зернистой загрузки и проведение окисления в две стадии, что не всегда технологически оправдано.

Из уровня техники известен способ очистки промышленных сточных вод с помощью электрохимических методов и процессов дополнительного окисления по патенту RU2624643C2 [4] «Способ и устройство для электрохимической обработки промышленных сточных и питьевых вод», включающий фазу подготовки загрязненной среды посредством осаждения, реакционную фазу в первой реакторной емкости, где загрязненную среду обрабатывают реакторными электродами, изготовленными из закрепленных пластин из нержавеющей стали, через которые пропускают постоянный ток с проведением электрокоагуляции, электроокисления, электрофлотации и дезинфекции среды посредством циркуляции озона и облучения УФ с циркуляцией и электромагнитной и ультразвуковой обработкой, реакционную фазу во второй реакторной емкости, где загрязненную среду обрабатывают реакторными электродами из закрепленных стальных пластин, через которые пропускают постоянный ток с последующим пропусканием через дополнительный набор реакторных электродов из закрепленных алюминиевых пластин с проведением электрокоагуляции, электроокисления, электрофлотации и дезинфекции среды посредством циркуляции озона и облучения УФ с циркуляцией и электромагнитной и ультразвуковой обработкой, фазу коагуляции и флокуляции, фазу отделения посредством осаждения, дополнительную фазу окисления с одновременным озонированием и обработкой ультрафиолетовым излучением, фазу фильтрации через песочный фильтр и фильтр из активированного угля.

К недостаткам данного способа можно отнести сложное исполнение оборудования для его осуществления, его избыточность для целей очистки воды от примесей, среди которых преобладают железо и марганец, в т.ч. применение реакторов с электродами для электрокоагуляции, электроокисления и электрофлотации является энергозатратным и требует регулярной замены электродов.

Из уровня техники известен способ очистки воды от железа и марганца по патенту CN101224928A [5], в котором проводят окисление озоном, вводят коагулянт для осуществления коагуляции в коагуляционном бассейне, а затем вода проходит фильтрацию с микропористой мембраной.

Недостатком применения способов с использованием коагулянтов является необходимость их постоянного введения и дозирования в процессе очистки воды, что не всегда технологически оправдано, ведет к дополнительным расходам и усложнению оборудования.

Из уровня техники известно устройство и способ очистки воды от марганца согласно публикации CN110372131A [6], по указанному способу осуществляют смешивание воды и озона через эжектор, получают газово-водяную смесь, которая поступает на статическое смешивание, а затем в реакционную емкость, где осуществляется окисление примесей, при этом остаточный озон выводится в озоновый деструктор а вода поступает на проточную фильтрацию на фильтре с мембраной из поливинилиденфторида (ПВДФ), в процессе фильтрации осадок дополнительно фильтруется на фильтр-прессе, фильтрат после мембранного фильтра перекачивается в устройство для дополнительной фильтрации от марганца.

Устройство для реализации указанного способа включает в себя генератор озона, насосы, трубопроводы, эжектор, статический смеситель, реакционную башню, резервуар с фильтром, мембранный фильтр из ПВДФ, пластинчато-рамный фильтр-пресс, деструктор озона, буферный бассейн, устройство глубокой фильтрационной очистки.

Данная публикация была выбрана в качестве прототипа.

Недостатками указанного способа и устройства является отсутствие применения отдельного отстойника для осаждения осадка из нерастворимых продуктов окисления примесей, что ведет к чрезмерному загрязнению фильтров. Мембрана первого фильтра из поливинилиденфторида (ПВДФ) представляет собой мембрану с рейтингом фильтрации 0,1 мкм, такая мембрана имеет относительно высокую стоимость и применение её на раннем этапе очистки требует её частой отмывки противотоком из-за наличия большого количества примесей на этом этапе.

Поиск эффективного и простого в технической реализации способа очистки промышленных и природных вод от марганца и железа является актуальной проблемой для химических производств.

Сущность изобретения.

Целью настоящего изобретения является обеспечение эффективной очистки вод от железа и марганца со снижением затрат на проведение процесса очистки и обслуживания оборудования.

Поставленная цель достигается тем, что осуществляют безреагентную очистку воды от железа и марганца, включающую обработку воды озоном путем смешивания воды и озона в эжекторе, перемешивания воды и озона в статическом смесителе и последующей фильтрации, при этом после обработки озоном воду направляют в отстойник для осаждения осадка, из отстойника воду направляют на фильтрацию с использованием хотя бы одного дискового фильтра с рейтингом фильтрации не менее 20 мкм, а затем на тангенциальную микрофильтрацию способом кросс-флоу, при осуществлении способа озон могут получать в барьерном озонаторе из кислорода, при осуществлении способа кислород для получения озона могут получать путем его выделения из воздуха с использованием цеолита, при осуществлении способа озонирование может осуществляться за счет рециркуляции воды через эжектор, при осуществлении способа избыток озона могут пропускать через термокаталитический деструктор озона, при осуществлении способа избыток озона повторно используют для озонирования, при осуществлении способа после озонирования и перед стадией осаждения могут проводить измерение окислительно-восстановительного потенциала и pH, при осуществлении способа могут использовать несколько дисковых фильтров в порядке уменьшения рейтинга фильтрации, при этом последним используют фильтр с рейтингом фильтрации 20 мкм, при осуществлении способа могут осуществлять промывку хотя бы одного дискового фильтра от загрязнений в направлении, противоположном фильтрации, при осуществлении способа тангенциальную микрофильтрацию способом кросс-флоу могут осуществлять с использованием фильтра с рейтингом фильтрации 0,2 мкм.

Поставленная цель достигается тем, что для осуществления способа используется устройство, включающее генератор озона, линию для подачи озона, насос для подачи воды, линию для подачи воды, эжектор для смешивания воды с озоном, статический смеситель, расположенный после эжектора, систему фильтрации воды, емкость для сбора очищенной воды, отстойник для осаждения осадка, который соединен с системой фильтрации, при этом система фильтрации содержит хотя бы один дисковый фильтр с рейтингом фильтрации не менее 20 мкм и хотя бы один фильтр тангенциальной микрофильтрации, установленный после дискового фильтра и обеспечивающий тангенциальную микрофильтрацию способом кросс-флоу, устройство дополнительно может содержать накопительную емкость для озонирования, в которую озонированная вода может поступать из статического смесителя, при этом накопительная емкость для озонирования может быть соединена с линией подачи воды в эжектор, что обеспечивает возможность подачи воды из накопительной емкости для озонирования в эжектор, накопительная емкость для озонирования может быть соединена с отстойником, что обеспечивает подачу озонированной воды из емкости для озонирования в отстойник, линия подачи воды на очистку может быть соединена с накопительной емкостью для озонирования, устройство может включать в себя термокаталитический деструктор озона, соединенный каналом с верхней частью отстойника, данный термокаталитический деструктор озона может быть соединен с верхней частью накопительной емкостью для озонирования, накопительная емкость для озонирования может быть оснащена мешалкой, генератор озона может быть выполнен в виде барьерного озонатора, устройство может включать в себя установку для получения кислорода из воздуха с использованием цеолита, которая соединена с генератором озона, верхняя часть отстойника может быть соединена с каналом подачи воздуха на генератор озона, верхняя часть отстойника может быть соединена с емкостью для сбора остаточного озона, отстойник может быть оборудован системой выгрузки осадка.

Заявляемый технический результат: эффективная безреагентная очистка вод, снижение себестоимости процесса очистки вод, снижение трудоемкости и частоты обслуживания фильтрующего оборудования, обеспечение эффективного окисления примесей, экономное расходование озона.

Технический результат достигается тем, что указанный процесс позволяет проводить очистку вод от примесей железа и марганца без использования реагентов, в т.ч. для обеспечения флотации и коагуляции, что упрощает и удешевляет конструкцию оборудования для очистки вод и исключает расходы, связанные с приобретением и поставкой реагентов.

Устройство для осуществления данного способа также обеспечивает безреагентную очистку вод.

Технический результат достигается тем, что в процессе очистки воды от железа и марганца смешивание воды с озоном проводят в эжекторе, а затем в статическом смесителе, что обеспечивает наиболее полное перемешивание и наибольшую полный контакт примесей с озоном, что обеспечивает наиболее полное их окисления и экономию расхода озона.

Устройство для осуществления данного способа также обеспечивает смешивание воды с озоном в эжекторе, а затем в статическом смесителе.

Технический результат достигается тем, что в процессе очистки вод от железа и марганца используют отстойник для отстаивания и отделения нерастворимого осадка после озонирования, что увеличивает время непрерывной работы фильтров за счет отделения части примесей до проведения фильтрации, это также обеспечивает снижение гидравлического сопротивления и увеличивает общий срок службы фильтрующих элементов.

Устройство для осуществления данного способа также оснащено отстойником для отстаивания осадка, устройство также может быть оснащено системой выгрузки осадка.

Технический результат достигается тем, что на первом этапе фильтрации применяют хотя бы один дисковый фильтр с рейтингом фильтрации не менее 20 мкм, применение таких дисковых фильтров обеспечивает снижение нагрузки на тангенциальные фильтры за счет фильтрования крупнодисперсных загрязняющих веществ, при этом такой рейтинг фильтрации не создает избыточного сопротивления потоку и избыточных нагрузок на насосное оборудование, при этом дисковые фильтры обладают возможностью промывки без их разборки и демонтажа.

Устройство для осуществления данного способа также оснащено хотя бы одним дисковым фильтром с рейтингом фильтрации не менее 20 мкм.

Технический результат достигается тем, что на втором этапе фильтрации проводят тангенциальную микрофильтрацию способом кросс-флоу, что обеспечивает высокую степень очистки от взвешенных и коллоидных веществ с достижением менее 3 мг/дм³ по общему содержанию железа и марганца (совокупно), при этом установка тангенциальной микрофильтрации не требует частого обслуживания за счет того, что в тангенциальной схеме стенки мембран мало подвержены зарастанию примесями за счет движения потока вдоль них.

Устройство для осуществления данного способа также оснащено узлом тангенциальной микрофильтрации способом кросс-флоу.

Технический результат достигается тем, что озон получают в барьерном озонаторе из кислорода, а выделение кислорода осуществляют с использованием цеолита, что обеспечивает наличие необходимого для процесса озона на участке очистки воды в нужном объеме, что обеспечивает автономность линии очистки и позволяет избегать перепроизводства озона, которое увеличивает стоимость водоочистки.

Устройство для осуществления данного способа также может быть оснащено узлом озонирования и узлом получения кислорода с использованием цеолита.

Технический результат достигается тем, что вода, прошедшая смешивание с озоном в эжекторе, повторно направляется в эжектор для смешивания с озоном (озонирование в режиме рециркуляции), что обеспечивает донасыщение воды озоном для более полного окисление примесей.

Устройство для осуществления способа включает накопительную емкость для озонирования, которая обеспечивает сбор воды из статического смесителя и позволяет подавать воду на эжектор для озонирования.

Технический результат достигается тем, что избыток озона пропускают через термокаталитический деструктор озона, это обеспечивает обеспечение норм охраны труда и защиту работников от его воздействия.

Устройство для осуществления данного способа также может быть оснащено термокаталитический деструктором озона.

Технический результат достигается тем, что после озонирования и перед стадией осаждения проводят измерение окислительно-восстановительного потенциала и pH, что позволяет корректировать подачу озона и скорость циркуляции воды для достижения оптимального режима окисления и фильтрации.

Технический результат достигается тем, что используют несколько дисковых фильтров в порядке уменьшения рейтинга фильтрации, при этом последним используют фильтр с рейтингом фильтрации 20 мкм, что обеспечивает фильтрацию более крупных частиц перед фильтрацией на фильтре с меньшим рейтингом фильтрации (20 мкм), это увеличивает время непрерывной работы фильтров за счет снижения зарастания фильтров с малым рейтингом фильтрации, это также обеспечивает снижение гидравлического сопротивления и увеличивает общий срок службы фильтрующих элементов.

Технический результат достигается тем, что хотя бы один дисковый фильтры промывают от загрязнений в направлении, противоположном фильтрации, что обеспечивает очистку фильтров, что обеспечивает снижение гидравлического сопротивления и увеличивает общий срок службы фильтрующих элементов.

Технический результат достигается тем, что тангенциальную микрофильтрацию способом кросс-флоу осуществляют с использованием фильтра с рейтингом фильтрации 0,2 мкм, что является оптимальным рейтингом фильтрации. Мембраны с таким рейтингом фильтрации обеспечивают необходимую чистоту очистки (менее 3 мг/дм³ примесей железа и марганца) и при этом обладают меньшей стоимостью и могут быть проще очищены, чем мембраны с меньшим рейтингом фильтрации.

Технический результат достигается тем, что накопительная емкость для озонирования, которая обеспечивает сбор воды из статического смесителя, соединена с отстойником, что обеспечивает подачу озонированной воды на очистку.

Технический результат достигается тем, что верхняя часть отстойника соединена с емкостью для сбора остаточного озона, что обеспечивает сбор остаточного озона для его дальнейшего использования, в т.ч. для целей окисления примесей.

Технический результат достигается тем, что избыток озона повторно используют для озонирования, что сокращает его общий расход. Конструктивно это может быть реализовано подачей избытка озона из верхней части отстойника в генератор озона.

Технический результат достигается тем, что накопительная емкость для озонирования, которая обеспечивает сбор воды из статического смесителя, может быть оснащена мешалкой, что обеспечивает исключение выпадения осадка в накопительной емкости для озонирования и лучшее окисление примесей за счет перемешивания.

Технический результат достигается тем, что накопительная емкость для озонирования, которая обеспечивает сбор воды из статического смесителя, может быть соединена с линией подачи воды на очистку, что обеспечивает подачу воды, поступающей на очистку, напрямую в емкость для озонирования, а затем из емкости для озонирования в эжектор для проведения озонирования, при этом обеспечивается:

1. Возможность упрощения конструкции за счет отказа от части линии подачи воды на очистку, которая обеспечивает прямую подачу воды, поступающей на очистку, в эжектор для озонирования.

2. Коррекция концентрации озона в накопительной емкости для озонирования за счет подмеса неозонированной воды.

3. Вода, поступающая на очистку при попадании в накопительной емкость для озонирования подвергается частичному окислению примесей перед подачей в эжектор для озонирования за счет наличия озона в емкости для озонирования, что позволяет эффективней использовать озон для окисления.

Описание чертежей.

Фиг. 1. Общая схема установки для очистки вод.

Фиг. 2. Общая схема установки для очистки вод с накопительной емкостью для озонирования.

Фиг. 3 Общая схема установки для очистки вод с накопительной емкостью для озонирования и подачей в нее воды на очистку.

Фиг. 4. Схема установки для очистки вод. Пример 1.

Фиг. 5. Схема установки для очистки вод. Пример 2.

В наиболее общем виде безреагентную очистку вод от железа и марганца по настоящему изобретению осуществляют следующим образом.

Загрязненную воду направляют в эжектор с одновременной подачей в него озона, где за счет увеличения сечения канала в эжекторе возникает зона разряжения, куда подсасывается озон, что обеспечивает равномерность его подачи и распределения в потоке воды, из эжектора насыщенная озоном вода поступает в статический смеситель, где происходит дополнительное перемешивание потока, что повышает эффективность окисления за счет повышения равномерности распределения озона в объеме воды, из статического смесителя вода поступает в отстойник для осаждения осадка, где происходит выпадение осадка в виде оксидов железа и марганца, отстойник выполняется в виде емкости с дном конусной формы, которое имеет вывод для выгрузки осадка, например с использованием шнека, в хвостохранилище. Избыток озона удаляется из верхней части отстойника в термокаталитический деструктор. Из отстойника вода поступает в узел фильтрации с дисковыми фильтрами, где последний фильтр имеет рейтинг фильтрации 20 мкм, что обеспечивает удаление большей части нерастворимых примесей в т.ч. оксидов марганца и железа, после узла фильтрации с дисковыми фильтрами вода поступает на тангенциальную поточную фильтрацию методом кросс-флоу, используется фильтрующий элемент выполненный с рейтингом фильтрации 0,2 мкм, при этом происходит разделение растворов на концентрат богатый примесями и пермиат в виде очищенной воды, которая поступает в емкость для очищенной воды, концентрат сбрасывается в отстойник.

Очистка вод может осуществляться указанным способом, но не ограничена им.

В наиболее общем виде схема установки для осуществления способа представлена на Фиг.1 и включает: генератор озона (1), линию для подачи озона (2), насос для подачи воды (3), линию для подачи воды (4), эжектор для смешивания воды с озоном (5), статический смеситель (6), расположенный после эжектора, отстойник для осаждения осадка (7), узел дисковой фильтрации (8), оборудованный фильтром с рейтингом фильтрации 20 мкм, контур тангенциальной микрофильтрации (9), емкость для сбора очищенной воды (10).

В общем виде установка для осуществления способа может быть реализована согласно схеме, представленной на Фиг.2, и дополнительно включать накопительную емкость для озонирования (11), в которую озонированная вода может поступать из статического смесителя, при этом накопительная емкость для озонирования соединена с линией подачи воды в эжектор, что обеспечивает возможность подачи воды из накопительной емкости для озонирования в эжектор, накопительная емкость для озонирования соединена с отстойником, что обеспечивает подачу озонированной воды из емкости для озонирования в отстойник.

В установке для осуществления способа линия подачи воды на очистку может быть соединена с накопительной емкостью для озонирования, при этом линия подачи воды на очистку может быть не соединена с эжектором, данный вариант установки приведена на Фиг.3.

Указанная установка для очистки вод может быть реализована с использованием заявленных элементов, но не ограничена ими.

Для более подробного раскрытия сущности изобретения приведены примеры его осуществления.

Пример 1.

Для очистки воды была смонтирована установка согласно схеме, представленной на Фиг.4, установка включала: генератор озона (1), линию для подачи озона (2), насос для подачи воды (3), линию для подачи воды (4), эжектор для смешивания воды с озоном (5), статический смеситель (6), расположенный после эжектора, отстойник для осаждения осадка (7), узел дисковой фильтрации (8), контур тангенциальной микрофильтрации (9), емкость для сбора очищенной воды (10), термокаталитический деструктор озона (12), установку получения кислорода (13), система выгрузки осадка (14).

Проводили очистку пластовой воды с содержанием марганца
207 мг/л и железа 145 мг/л. Очистку воды от железа и марганца производили следующим образом.

Получали кислород с использованием установки получения кислорода (13) методом короткоцикловой адсорбции с применением цеолита, поток кислорода направляли в генератор озона (1), в котором для получения озона использовался барьерный разряд.

Подавали поток воды на очистку по линии подачи воды (4) в эжектор (5), куда по линии подачи озона (2) поступал озон из генератора озона (1), озон дозировали, из эжектора поток воды с озоном поступал в статический смеситель (6), откуда вода поступала в отстойник для осаждения осадка (7), выпадающий осадок удалялся из отстойника системой выгрузки осадка (14), избыток озона из отстойника выводился в термокаталитический деструктор озона (12). Вода из отстойника (7) поступала на узел дисковой фильтрации (8), который был выполнен в виде двух дисковых фильтров, установленных последовательно с рейтингом фильтрации 50 и 20 (последний фильтр) мкм.

По мере загрязнения дисковых фильтров осуществляли их обратную промывку. Условием осуществления промывки служило достижение перепада давления более 2 кгс/см².

Из узла фильтрации (8) вода поступала на контур тангенциальной микрофильтрации (9), где происходило получение пермиата, который направляли в емкость для сбора очищенной воды (10) и получение концентрата, богатого примесями, который направлялся в отстойник (7).

На этапе тангенциальной фильтрации методом кросс-флоу использовали мембраны с рейтингом фильтрации 0,2 мкм. Для очистки мембран периодически проводили воздушную очистку обратным ходом для восстановления производительности.

Расход озона контролировался на уровне минимально необходимого для эффективного окисления примесей. Очистка фильтров осуществлялась без их демонтажа и разборки. Очищенная вода содержала 2,7 мг/л железа и марганца (совокупно).

Пример 2.

Для очистки воды была смонтирована установка согласно схеме, представленной на Фиг.5, установка включала: генератор озона (1), линию для подачи озона (2), насос для подачи воды (3), линию для подачи воды (4), эжектор для смешивания воды с озоном (5), статический смеситель (6), расположенный после эжектора, отстойник для осаждения осадка (7), узел дисковой фильтрации (8), контур тангенциальной микрофильтрации (9), емкость для сбора очищенной воды (10), накопительную емкость для озонирования (11), термокаталитический деструктор озона (12), установку получения кислорода (13), систему выгрузки осадка (14).

Использовалось три параллельно подключенных эжектора, после каждого эжектора был установлен свой статический смеситель.

Проводили очистку пластовой воды с содержанием марганца 205 мг/л и железа 142 мг/л. Очистку воды от железа и марганца производили следующим образом.

Получали кислород с использованием установки получения кислорода (13) методом короткоцикловой адсорбции с применением цеолита, поток кислорода направляли в генератор озона (1), в котором для получения озона использовался барьерный разряд.

Подавали поток воды на очистку по линии подачи воды (4) в накопительную емкость для озонирования (11), откуда вода направлялась в эжекторы (5), куда по линии подачи озона (2) поступал озон из генератора озона (1), озон дозировали, из эжекторов поток воды с озоном поступал в статические смесители (6), откуда вода поступала в накопительную емкость для озонирования (11), проводили контроль окислительно-восстановительного потенциала и pH воды в накопительной емкости для озонирования, из накопительной емкости для озонирования (11) вода поступала в отстойник для осаждения осадка (7), выпадающий осадок удалялся из отстойника системой выгрузки осадка (14), избыток озона из отстойника выводился в термокаталитический деструктор озона (12). Вода из отстойника (7) поступала на узел дисковой фильтрации (8), который был выполнен в виде трех дисковых фильтров, установленных параллельно с рейтингом фильтрации 20 мкм.

По мере загрязнения дисковых фильтров осуществляли их обратную промывку. Условием осуществления промывки служило достижение перепада давления более 2 кгс/см².

Из узла дисковой фильтрации (8) вода поступала на контур тангенциальной микрофильтрации (9), где происходило получение пермиата, который направляли в емкость для сбора очищенной воды (10) и получение концентрата, богатого примесями, который направлялся в отстойник (7).

На этапе тангенциальной фильтрации методом кросс-флоу использовали мембраны с рейтингом фильтрации 0,2 мкм. Для очистки мембран периодически проводили водовоздушную продувку обратным ходом для восстановления производительности.

Расход озона контролировался на уровне минимально необходимого для эффективного окисления примесей. Очистка фильтров осуществлялась без их демонтажа и разборки.

Очищенная вода содержала 2,4 мг/л железа и марганца (совокупно).

Пример 3.

Осуществляли очистку воды аналогично Примеру 2 с тем отличием, что линия подачи воды была дополнительно соединена с эжектором напрямую, при этом часть воды подавалась напрямую в эжектор, а часть воды в накопительную емкость для озонирования.

Очищенная в вода содержала 2,4 мг/л железа и марганца (совокупно).

Пример 4.

Осуществляли очистку воды аналогично Примеру 2 с тем отличием, что избыток озона дополнительно выводится из верхней части накопительной емкости для озонирования (11) в термокаталитический деструктор озона (12).

Очищенная вода содержала 2,4 мг/л железа и марганца (совокупно).

Пример 5.

Осуществляли очистку воды аналогично Примеру 2 с тем отличием, что накопительная емкость для озонирования (11) была оснащена мешалкой, что исключило опадание осадка в накопительной емкости для озонирования и улучшило перемешивание озона в воде.

Верхняя часть отстойника была соединена с емкостью для сбора остаточного озона, емкость для сбора остаточного озона была соединена с генератором озона, что обеспечивало подачу избытка озона в генератор озона.

Очищенная вода содержала 2,35 мг/л железа и марганца (совокупно).

Используемые источники информации.

1. US4780215A. МПК C02F 1/78. Устройство очистки воды / Рассел Л. Карлсон / Заявка от 08.06.1987. Опубл. 25.10.1988.

2. SU1546435A1. МПК C02F 1/56, C02F 1/78, C02F 1/56, C02F 101/20, C02F 103/00. Способ очистки воды от соединений марганца и железа / Тарасевич Ю.И., Кравченко В.А., Коростышевский А.С., Пазюра В.С., Руденко Г.Г., Поляков В.Е. Заявка от 08.12.1987. Опубл. 28.02.1990.

3. RU2105729C1. C02F 1/64. Способ очистки подземных вод от железа и марганца / Фомин С.Н., Антонов Л.А. Заявка от 03.10.1996. Опубл. 27.02.1998.

4. RU2624643C2. C02F 9/00, C02F 1/00, C02F 1/28, C02F 1/32, C02F 1/36, C02F 1/463, C02F 1/465, C02F 1/467, C02F 1/52, C02F 1/78, B01D 21/00. Способ и устройство для электрохимической обработки промышленных сточных вод и питьевой воды / Орешчанин В., Микулич Н., Петляк Д. Заявка от 27.03.2013. Опубл. 25.04.2017.

5. CN101224928A. С02F 9/04, С02F 1/78, С02F 1/52. Процесс очистки воды / Чанчунь, Ян Юфан, Донг Бинчжи, Гао Наиюнь, Кейичи Икеда. Заявка от 17.01.2007, Опубл. 23.07.2008.

6. CN110372131A. C02F9/00. Способы и устройства для глубокой очистки марганецсодержащих подземных вод / Цзи Чанцин, Чжуан Жунчуань, Ван Цянькунь, Сяо Цинь, Цю Яосин, Чэнь Чжэнсянь, Ван Хун/ Заявка от 23.08.2019. Опубл. 25.10.2019.

Изобретение относится к способам и устройствам для очистки промышленных и природных вод от железа и марганца путем окисления примесей озоном с последующей фильтрацией. Способ включает обработку воды озоном путем смешивания воды и озона в эжекторе. Затем воду и озон перемешивают в статическом смесителе. Далее воду направляют в отстойник для осаждения осадка. Из отстойника воду направляют на фильтрацию с использованием хотя бы одного дискового фильтра с рейтингом фильтрации не менее 20 мкм. Затем проводят тангенциальную микрофильтрацию воды способом кросс-флоу. Обеспечивается эффективная безреагентная очистка вод с минимизацией затрат на проведение процесса очистки и обслуживания оборудования. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 5 ил., 5 пр.

1. Способ безреагентной очистки воды от железа и марганца, включающий обработку воды озоном путем смешивания воды и озона в эжекторе, перемешивание воды и озона в статическом смесителе и последующую фильтрацию, отличающийся тем, что после обработки озоном воду направляют в отстойник для осаждения осадка, из отстойника воду направляют на фильтрацию с использованием хотя бы одного дискового фильтра с рейтингом фильтрации не менее 20 мкм, а затем на тангенциальную микрофильтрацию способом кросс-флоу.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что озон получают в барьерном озонаторе из кислорода.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что кислород для получения озона получают путем его выделения из воздуха с использованием цеолита.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что озонирование осуществляется за счет рециркуляции воды через эжектор.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что избыток озона пропускают через термокаталитический деструктор озона.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что избыток озона повторно используют для озонирования.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что после озонирования и перед стадией осаждения проводят измерение окислительно-восстановительного потенциала и pH.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют несколько дисковых фильтров в порядке уменьшения рейтинга фильтрации, при этом последним используют фильтр с рейтингом фильтрации 20 мкм.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что хотя бы один дисковый фильтр промывают от загрязнений в направлении, противоположном фильтрации.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что тангенциальную микрофильтрацию способом кросс-флоу осуществляют с использованием фильтра с рейтингом фильтрации 0,2 мкм.

11. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее генератор озона, линию для подачи озона, насос для подачи воды, линию для подачи воды, эжектор для смешивания воды с озоном, статический смеситель, расположенный после эжектора, систему фильтрации воды и емкость для сбора очищенной воды, отличающееся тем, что дополнительно содержит отстойник для осаждения осадка, который соединен с системой фильтрации, при этом система фильтрации содержит хотя бы один дисковый фильтр с рейтингом фильтрации не менее 20 мкм и хотя бы один фильтр тангенциальной микрофильтрации, установленный после дискового фильтра и обеспечивающий тангенциальную микрофильтрацию способом кросс-флоу.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что устройство дополнительно включает накопительную емкость для озонирования, в которую озонированная вода может поступать из статического смесителя, при этом накопительная емкость для озонирования соединена с линией подачи воды в эжектор, что обеспечивает возможность подачи воды из накопительной емкости для озонирования в эжектор, накопительная емкость для озонирования соединена с отстойником, что обеспечивает подачу озонированной воды из емкости для озонирования в отстойник.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что линия подачи воды на очистку соединена с накопительной емкостью для озонирования.

14. Устройство по п.12, отличающееся тем, что включает в себя термокаталитический деструктор озона, соединенный каналом с верхней частью отстойной емкости.

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что термокаталитический деструктор озона соединен с верхней частью накопительной емкости для озонирования.

16. Устройство по п.12, отличающееся тем, что накопительная емкость для озонирования оснащена мешалкой.

17. Устройство по п.11, отличающееся тем, что генератор озона выполнен в виде барьерного озонатора.

18. Устройство по п.11, отличающееся тем, что включает в себя установку получения кислорода из воздуха с использованием цеолита, которая соединена с генератором озона.

19. Устройство по п.11, отличающееся тем, что верхняя часть отстойника соединена с каналом подачи воздуха на генератор озона.

20. Устройство по п.11, отличающееся тем, что верхняя часть отстойника соединена с емкостью для сбора остаточного озона.

21. Устройство по п.11, отличающееся тем, что отстойник оборудован системой выгрузки осадка.