Способ получения особо чистой воды Советский патент 1984 года по МПК C02F1/46 C02F1/46 C02F101/00 C02F103/04 

Изобретение относится к способу получения особо чистой воды, свобод ной от примесей механического и хим ческого характера, и может найти применение во многих отраслях промы ленности, таких как электронная, радиотехническая, пищевая и медицина. Известен способ получения ультра чистой воды путем обработки воды ко агулянтом и окислителем при оптимал ном значении рН г.реды, осветления воды, фильтрации с последующим обессоливанкем ионным обменом. Воду пере введением коагулянта и окислителя под вергают Н-катионированию fij . 1.. Недостатком указанного способа является низкая степень очистки вод из-за дополнительных загрязнений, вносимьк в виде применяемых реагентов, а также сложность в эксплуатации из-за наличия таких операций, как приготовление и дозирование реагентов. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ полу чения особо чистой воды Из природных вод, включакщий предварительную обработку воды ультрафильтрацией и сорбцией на активированных углях, обработку обратным осмосом под давлением 2,1 МПа обработку ультрафиолетовыми лучами и освобождение от бактерий, ионирование на двух ступенях фильтров смешанного действия. При этом вода фильтруется через микрофильтры с диаметром пор 3,0 и 0,45( . Однако известный способ не обеспечивает получения глубоко обессолен ной высокоомной воды ввиду невысокой степени очистки воды перед ионированием. Недостатками способа являютс также небольшая продолжительность фильтроцикла ионообменного фильтра, так как вода подается с повьпиенным солесодержаниему а необходимость час тых регенераций (или замены) сорбционных фильтров,так как природные воды, особенно воды поверхностных водоемов, содержат много веществ органиче кого происхождения ( мг Oj/л по перманганатной окисляемости). Цель изобретения - повышение степени очистки и увеличение продолжительности фильтроцикла. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения особо чистой воды, включающему предварительную обработку воды ультрафильтрацией и сорбцией на активированных углях, обработку обратным осмосом и последующим ионированием на фильтрах смешанного действия, воду перед ионированием подвергают двухступенчатому электролизу, причем поток, отведенный из прианодного пространства первой ступени, направляют на подпитку потока перед сорбционным фильтром, а поток, отведенный из прикатодного пространства - на вторую ступень злектролиза, после чего поток, отведенный из прикатодного пространства второй ступени, направляют на подпитку исходного потока воды, а поток, отведенный из прианодного пространства второй ступени - на стадию ионирования на фильтрах смешанного действия. При зтом потоки, направляемые на подпитку исходной воды и воды перед сорбционным фильтром, равнозначны и составляют каждый 10-20% от общего потока воды. Способ осуществляют следующим образом. Природные воды сначала подвергают ультрафильтрации при давлении 0., 10,4 МПа и рН 8-9, в процессе чего происходит удаление из потока воды коллоидных частиц, высокомолекулярной органики. Далее воду обрабатывают на сорбционном фипьтре, заполненном активированным углем (АГ-3, сульфоуголь) при рН 6-7, где наблюдается дополнительный съем низкомолекулярной органики, переход Fe в Fe , частичное извлечение анионов кислот, С1 , ВОГ , НСО ..., умягчение воды, после чего фильтруют через полупроницаемые обратноосмотические мембраны под давлением 3,0-4,0 МПа (обратный осмос). Далее воду подвергают двухступенчатому электролизу. Поток, отведенный з прианодного пространства первой тупени (с рН 3), направляют на подитку потока перед сорбционным фильтом, а поток, отведенный из прикатодого пространства, - на вторую стуень электролиза. Далее поток, отвеенный из прикатодного пространства торой ступени (рН 10), направляют а подпитку исходной воды, а поток.

отведенный из прианодного пространства -второй ступени - на стадию ионирования на фильтрах смешанного действия.Далее вода фильтруется через микрофильтры (размером пор 3,0 и 0,2|ux) и подается потребителю. Часть воды поступает в накопительную емкость, откуда продусмотрена циркуляция воды через ионообменные фильтры. При этом потоки, направленные на подпитку исходной воды и воды перед сорбционным фильтром, равнозначны и составляют каждый 10-20% от общего потока воды, что необходимо для создания требуемых рН. Меньше количес.тво этих потоков не позволяет достичь необходимую степень очистки воды перед ионированием, большее приводит к резкому снижению производительности установки. Ионирование. ведут на фильтрах смешанного действия при соотношении компонентов шихты (2 ), равном 0,65.

Пример. Исследования проводят на водопроводной воде, имеющей следующие характеристики: Перманганатная окисляемость, MrOj/л 4,26-7,00 Общая жесткость, мг-экв./л4,5-5,0

Кремний, мг/л 1,80-2,00 .елезо общее, мг/л 3,80-4,00 Сульфат-ионы (), мг/л99,6-100,0

Хлорид-ионы (С1 ), мг/л42-45

Цветность воды, град 250 Исходную воду подвергают обработке на ультрафильтрационном трубчато фильтрующем разделителе типа БТФР, снабженном полупроницаемой мембраной типа УАМ-100. Давление в аппарате поддерживают 0,4 Ша. Рабочая поверхность одного блока 0,5 м, рН Среды 8-9. Скорость движения жидкости над мембраной составляет v м/с.

Далее воду (фильтрат после ультрафильтрации) обрабатывают на сорбционном фильтре, загруженном активированным углем (2/3 высоты загрузки АГ-3 и 1/3 - сульфоуголь), на котором происходит дополнительный съем органики, частичное умягчение воды, извлечение анионов С1, S0| , НСО и переход в Fe.

После сорбционной очистки воду фильтруют через полупроницаемую

мембрану под давлением 3,0-4,0 МПа на аппарате фильтр-прессового типа, снабженном ацетилцеллюлозными мембранами, рабочий диапазон рН составляет 5-7.

Далее фильтрат подвергают двухступенчатому электролизу с использованием нерастворимых электродов при Плотности тока i 2,0 А/дм . Поток,

отведенный из прианодного пространства первой ступени (), направляют на подпитку потока перед сорбционным фильтром, а поток, отведенный из прикатодного пространства 5 на вторую ступень электролиза. Далее поток, отведенный из прикатодного пространства второй ступени (рН ), направляют на подпитку исходной воды, а поток, отведенный из прианодного

пространства второй ступени, через микрофильтр (размер пор 3,0|Uii) -на ипнирование. Поток, отведенный из прикатодного пространства второй ступени электролиза, насьш;еннь й различ5 ными катионами, имеющий рН 10, направляют на подпитку исходной воды перед ультрафильтрацией, интенсифицируя процесс осветления, а именно удаления органики, а поток, отведенный из прианодного пространства первой ступени, имеющий рН 3, направляют на подпитку потока воды перед сорбционным фильтром, что позволяет снизить рН воды до 6-7, т.е. улучшить условия сорбции органических загрязнений на активированных углях.

Наличие двухступенчатого электролиза позволяет произвести дополнительный съем солей, загрязняющих ,в6ды. В результате электролитической обработки воды ее солесодержание снижается на 50%.

Ионирование проводят со. скоростью 15-25 м/ч. Высоту загрузки одного фильтра ФСД поддерживают равной 1 м. Шихта ФСД представляет собой смесь ионитов КУ-2-8 и АВ-17-8, ддтя которых величину IJ | , где h j, -высота слоя катионита; h - высота слоя анионита до их смешения, изменяют от 0,5 до 0,8. При этом диаметр зерен катионита составляет 0,7 мм, а анионита 0,5 мм.

В результате обработки удельное 5 сопротивление воды составляет

20 МОм-см, а продолжительность фильтроцикла 220-230 ч. При обработке воды по известному способу удельное.

S1125203«

сопротивление воды равно 18 ,.очистки по сравнению с прототипом на

а продолхитеяьность фипьтроцикла11% и увеличить вдвое продолжитель

113 ч.ность фильтроцикла. Экономический

Таким образом, предлагаемый способэффект от использования изобретения

получевия особо чистой воды из природ- Sсоставит 40 тыс. руб. в год по сравньк вод позволяет повысить степеньнению с прототипом.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОСОБО ЧИСТОЙ ВОДЫ, включакяций предварительную обработкуводы ультрафильтрацней и сорбцией на активированных углях, обработку обратным осмосом и последующим ионированием на фильтрах смешанного действия, отличающийся тем, что, с цепью повышения степени очистки и увеличения продолжительности фильтроцикла, воду перед ионированием подвергают двухступенчатому электролизу, при этом поток, отведенный из прианодного пространства первой ступени, направляют на подпитку потока перед сорбционным фильтром, а поток, отведенньо из прикатодного пространства - на вторую ступень, после чего поток, отведенный из прикатодного пространства второй ступени, направляют на подпитку исходного потока воды, а поток, отведенный из прианодi ного пространства, - на стадию ионирования на фильтрах смешанного дейст(Л вия . С 2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что, потоки, направ- )Iё на подпитку исходной воды и воды перед сорбционным фильтром, равнозначны и составляют каждый 10-20% от общего потока воды.