Способ очистки воды Советский патент 1988 года по МПК C02F1/46 C02F1/463 C02F1/469 C02F1/46 C02F101/10 C02F101/20 

Изобретение относится к технологии очистки воды и может быть использован в схемах подготовки воды для ее обес- соливания электродиалиэом, обратным осмосом или ионообменом, в системах тепло- и энергоснабжения, при очистке природных или сточных вод от солей жесткости и соединений тяжелых металлов,

Цель изобретеядая - снижение -содержания в очищенной воде солей жесткости, обеспечение непрерывности процесса очистки воды, исключения расхода реагентов.

На фиг.1 изображена схема безреа- гентного умягчения воды; на фиг.2 - схема электродиалиэатора.Основная схемавключает электролизер 1 с электродами из железа, элек- тролизер 2 с электродами из титана с окисно-рутениевым покрытием, осветлитель 3, емкость 4 для осветленной воды, насос 5, механический фильтр 6, электродиапизатор 7 с чередующимися катионообменными 8 и биполярными 9 мембранами, Катионообмбнные стороны биполярных мембран 9 обращены к катоду IQ и образуют с соседними ка- тионообменными мембранами 8 кислот- ные камеры 1 1. Соответственно анионообменные стороны биполярных мембран 9 обращены к аноду 12 и образуют с соседними катионообменными мембранами 8 щелочные камеры 13. Звено из чередующихся между собой мембран 8 и 9 может повториться п раз.

Исходную воду пропускают через электролизер 1, где при прохождении постояннЬго электрического тока же- лезо на аноде растворяется и вода обогащается ионами Fe-, Доокисление окисление присутствующих в воде органических веществ происходит под действием хлора, выделяюще- гося на окисно-рутениевых анодах электролизера 2 (или другими способами, например продувкой воды воздухом Обогащенная коагулянтом-гидроксидом железа вода подщелачивается щелочью из электродиализа 7 перед поступлением в нижнюю часть осветлителя 3 В этих условиях коагулянт, имея высокие адсорбционные свойства, адсорбирует карбонат кальция и гидроксид магния. Твердая фаза остается в нижней части осветлителя 3, а прошедшая через нее осветленная вода сливается в емкость 4, Из емкости 4 жидкость насосом 5

Q

5

0 5 0 ,

0 е 0

5

подают на механический фильтр 6, где осуществляется доочистка воды от твердой фазы. Фильтрат разделяют на два потока, один из них подают в щелоч- ные 13, другой - в кислотные 11 камеры электродиализатора. Умягченную во-, ду из кислотных камер 11 подают на выход потребителю. Образующуюся в щелочных камерах .13 щелочь возвращают в воду на вход в осветлитель 3 для повышения рН воды,

Пример, Водопроводную воду с общей жесткостью - 4,5 мг/экв/л подают в установку, состоящую из электролизера 1; с растворимыми электродами из железа, электролизера 2 с нерастворимыми электродами из титана с окисно-рутениевьсм покрытием, осветлителя 3, емкости осветленной воды 4, насоса 5, механического фильтрата 6, электродиализатора 7 с чередующимися катионообменными 8 и биполярными 9 мембранами.

Электролизеры I и 2 имеют по шесть электродов с площадью каждого 1,8дм , расстояние между которыми равно 10 мм. Для обеспечения стабильности работы электролизеров полярность электродов меняют один раз в день,

Электролизатор 7 имеет двадцать одну катиоиообменную мембрану 8 марки МК-40- и 20 биполярных мембран 9 марки МБ-3, которые образуют двадцать кислотных 1I и двадцать щелочных камер 13. Электроды выполнены из нержа- веющей стали марки Х18Н10Т. Плот- | ноет электрического тока при работе электродиализатора равна 0,3-0,7 А/дм2..

Водопроводную воДу подают предлагаемую установку при 24-28 С с объемной скоростью 30 л/ч.

Общие энергозатраты на электрохимические процессы, показатели качества исходной и очищенной воды показаны в таблице (общая жесткость исходной воды - 4,5 мг-зкв/л).

Результаты испытаний показали, что обогащение воды гидроксидом железа в количестве 10-13 мг/л в пересчете на железо (пример 1-2) приводит к снижению общей жесткости осветленной воды всего до 0,2 мг-экв/л и к частичному осаждению солей жесткости в электродиализаторе (после электролиза жесткость в этих случаях снижается до 0,1 мг-экв/л, причиной этого является главным образом доосаждение гидроксида магния в щелочной среде в

камерах элгктродиализатора, что ухудшает стабштьность его работы.

Увеличение количества гидроксида железа в воде после электролиза до 32-35 мг/л в пересчете на железо (пример 6-7) ведут к неоправданному повышению энергозатрат на электрохимические процессы 7,5-8,2 ), При использовании гидроксида железа Q в воде . в количестве 15-30 мг/л в пересчете на железо (пример 3-5) общая жесткость воды снижается до О, мг-экв/л и энергозатраты невелики (6j3-7jO кВт ч/м). Выбрав таким 15 образом оптимальное количество гидроксида железа в воде (15-30 мг/л), определяют оптимальный интервал рН воды в осв,етлителе.

Доведение рН воды в осветлителе до 2о вели чинк 10,8-10,9 (пример 8-9) приводит к общей жесткости осветленной . воды всего до 0,2-0,3 мг-экв/л и к последующему доосаждению солей жесткости в электродкализатореS что ухуд- 25 содержания в очищенной воде солей

Б пределах 1,0-11,5, позволяет сн зить уровень остаточной жесткости воде до 0,1 мг-экв/л с обеспечение непрерывности процесса очистки,

Как видно из таблицы, общая жес кость воды после электролиза равна жесткости исходной воды. Следовате но, соединения кальция и магния не осаждаются в электролизерах. Соотв ственно общая жесткость воды до эл тролиза (после осветления) равна п заявленных режимах жесткости оконч тельно умягченной воды, что также свидетельствует об отсутствии осаж нля солей, жесткости в электродиали заторе.

Формула изобретени

Способ очистки воды, включающий электрохимическую обработку, освет ние, фильтрование, о тличаю- щ и и с я тем, что, с целью сниже

жесткости, обеспечения непрерывнос процесса умягчения воды, исключени расхода реагентов, электрохимическ обработку ВОДЬ перед осветлением п водят электролизом с использование растворимых анодов из железа до со держания в воде гидроксида железа 15-30,мг/л в пересчете на железо, осве тпение ведут при рН 11-11,5 и после фильтрования воду подают в кис ные и щелочные камеры электроди затора с чередующимися катионообме ными и биполдрньми мембранами, при чем полученную щелочь подают на осветление.

шает стабильность его-работы. Повыше ние рН воды в осветлителе до 11,6- 11,7 (пример 13-14) приводит к увели чению энергозатрат на электрохимические процессы до 8,9-10,4 кВт ч/м,

Оптимальш 1М интервалом рН воды в осветлителе можно считать величину 11,0-11,5 (пример 10-12), при котором достигается снижение общей жесткости до требуемой величины при стабильной работе аппаратов.

Таким образом, обогащение гидрокси дом железа воды в осветлителе в количестве 15-30 мг/л в пересчете на железо и поддержание рН воды в нем

содержания в очищенной воде солей

Б пределах 1,0-11,5, позволяет снизить уровень остаточной жесткости в воде до 0,1 мг-экв/л с обеспечением непрерывности процесса очистки,

Как видно из таблицы, общая жесткость воды после электролиза равна жесткости исходной воды. Следовательно, соединения кальция и магния не осаждаются в электролизерах. Соответственно общая жесткость воды до электролиза (после осветления) равна при заявленных режимах жесткости окончательно умягченной воды, что также свидетельствует об отсутствии осажде- нля солей, жесткости в электродиализаторе.

Формула изобретения

Способ очистки воды, включающий электрохимическую обработку, осветление, фильтрование, о тличаю- щ и и с я тем, что, с целью снижения

жесткости, обеспечения непрерывности процесса умягчения воды, исключения расхода реагентов, электрохимическую обработку ВОДЬ перед осветлением проводят электролизом с использованием растворимых анодов из железа до содержания в воде гидроксида железа 15-30,мг/л в пересчете на железо, осве тпение ведут при рН 11-11,5 и после фильтрования воду подают в кислотные и щелочные камеры электродиалк-- затора с чередующимися катионообмен- ными и биполдрньми мембранами, причем полученную щелочь подают на осветление.

пг

Изобретение относится к способам очистки воды, позволяющим снизить содержание в очищаемой воде (в) солей, жесткости, исключить расход реагентов, обеспечить непрерывность процесса очистки В. Способ безреагентного умягчения В включает ее электрохимическую обработку, освет- ле1ше, фильтрование. Электрохимическую обработку В перед осветлением проводят электролизом с использованием растворимых анодов из железа до содержания в воде гидроксида железа 15- 30 мг/л в пересчете на железо, осветление ведут при рН 11,0-11,5 и после фильтрования воду подают в кислотные и щелочные камеры элект одиализатора с чередующимися катионообменнь1ми и биполярными мембранами, причем полу ченную щелочь подают на осветление. s 2 нп. 1 табл. (Л

ни

ч и

т

исходная ваЗа

ynffttfeH- мая бода

б

L

Х

Фиг.1

k8

X

/(7

Фиг.2