Способ очистки воды Советский патент 1989 года по МПК C02F1/46 B01D35/06 C02F1/46 C02F101/00 

Изобретение относится к водоснабжению и канализации и может найти применение при очистке природных и сточных вод.

Целью изобретения является повышение степени очистки воды.

Пример. Экспериментальная установка содержит следующие элементы: растворный и расходный баки для приготовления рабочего раствбра коагулянта - сернокисшого алюминия, насос-дозатор коагулянта, тонкослойный полочный отстойник, напорный фильтр, оборудованный электродной системой, электролизер с графитовыми электродами, электроппдогреватель воздуха и компрессор для сушки и отделения осадка с зерен загрузки, насосное оборудование, трубопроводы и

запорно-регулирзтощую арматуру. В составе загрузки фильтра исполь- ; зован кварцевый песок крупностью 1,0 - 2,2 мм, стальная стружка и резиновые полые шары.

Электролизер и электродная система фильтра подключены к источникам постоянного тока.

В ходе исследований используют воду с исходньм содержанием взвешенных веществ 180 мг/л.

Исходную воду обрабатывают коагулянтом, затем отстаивают и фильтруют. Перед фильтрованием воду обра- батьгаают в электролизере до требуемого газонасыщения. В процессе фильтрования воду подвергают воздействию электрического поля. Периодически . после завершения фильтроцикла осадок

сл

00

на зернах фильтрующей загрузки высушивают продувкой Hai petbtM воздухо отделяют и вводят в воду перед от- стаиваш ем. Исследуют параметры электролиза и электрообработки, состав фильтрующей загрузки, условия обработки заг;рузки.

Промывка загрузки в предлагаемом способе зaключafeтcя в однократном заполнении ее объема водой, после чего воду сливают. При этом удаляются все загрязнения, оставшиеся в порах загрузки после ее продувки нагретым вt)здyxoм,

В табл. приведены результаты сравнительных экспериментальных исследований ,эффективноеTii применения предлагаемого и известного способов очистки воды в зависимости от характеристик газонасьщения воды перед фильтрованием и параметров электрообработки воды при фильтровании.

Анализ данных табл„1 показывает, что применение предлагаемого способа обеспечивает повьшение степени очистки воды на 15-25%,

При продолжительности электрообработки менее 4 шн и напряженности менее 15 В/см влияние электрического поля на процесс фильтрования не ощущается, так как отсутствует силовое воздействие электрического поля

При продолжительности электрообработки более 10 ми:н и напряженности более 30 В/см происходит кольмата- ция частиц токопроводящей загрузки, что ухудшает условия фильтрования. Повышение эффекта очистгси воды достигается только в случае.ее насыщения перед фильтрованием электролитическим газом.

При количестве газа в воде менее 0,5 мг/л происходит его полное растворение и фильтрующий газовый слой не образуется. При количестве газа в воде более 2,0 мг/л происходит его вынос в воду после растворения в виде.

При этом ухудшаются не только условия фильтрования воды, но и качество фильтрата: повышается его коррозионная активность.

В табл.2 приведены результаты сравнительных экспериментальных исследований эффективности применегогя предлагаемого и известного способов в зависимости от состава фильтрующей загрузки,,

0

Анализ данных табл.2 показывает, что предлагаемый способ более эффективен, чем известный и обеспечивает повышение степени очистки воды на 20-28%,

При содержании в загрузке токо- проводящих частиц в количестве менее 10 об.% возникновение локальных Q электрических полей в толще загрузки не происходит, при количестве токопроводящих частиц более 20 об,% изменяется качественный состав заг-г- рузки,так как токопроводящие частицы 5 по фракционному составу и свойствам не соответствуют зернам песчаной загрузки - основного фильтрующего материала.

При содержании в загрузке эластичных элементов в количестве менее 5 об.% не достигается их равномерное распределение в объеме и, следовательно, невозможно передать механическое разрушающее усилие на всё 5 кйльматационные частицы при регенерации фильтра, при количестве эластичных элементов более 15 об,% уменьшается объем полезной фильтрующей загрузки, что требует снижения скорости Q фильтрования, т.е, производительности.

Количество песчаной загрузки в фильтре определяется содержанием то- копроводяпшх и эластичных частиц. Количество песка более 85 об,% нарушает условия осуществления предлагаемого способа, так как не достигается необходимое содержание иных составляющих загрузки,

Q При количестве песка менее 60 об,% уменьшается толщина рабочего слоя и, следовательно, сокращается фильтро- цикл. При реализации способа вне указанных параметров степень очистки воды значительно ухудшается, способ менее эффективен, чем известный, В табл.3 приведены результаты сравнительных экспериментальных исследований эффективности применения предлагаемого и известного способов очистки воды в зависимости от последовательности введения осадка с зерен загрузки в обрабатываемую воду. Анализ данных табл.3 показывает, что предлагаемый способ на 15-30% более эффективен, чем известный.

Сушку и отделение осадка с зерен загрузки осуществляют путем продувки нагретым до 20-fiO С воздухом при

5

0

5

интенсивности продувки 80-130 загрузки.

Благодаря наличию эластичных элементов в составе фильтрующей загрузки обеспечивается предотвращение необратимой кольматации загрузки под действием веса загрузки и напора воды при фильтровании эластичные элементы (полые резиновые шары) изменяют свою конфигурацию, при продувке загрузки воздухом (т.е. в процессе регенерации загрузки) давление на эластичные элементы уменьшается,они принимают первоначальную форму, механически воздействуя при этом на близлежащие зерна кварцевого песка и токопроводящие частицЫ и разрушая тем самым кольмятационные связи н загрузке.

При диаметре полых резиновых шаров, применяем1 1х в составе фильтрующей загрузки, менее 0,5 см их деформация незначительна, что не позволяет осуществлять механическое воздействие на соседние зерна загрузки.При диаметре piapOB более 2 см наблюдается пристенное фильтрование воды, при этом загрязнения по поверхности ша ров проникают через фильтрующую загрузку и эффект очистки воды ухудшается.

При влажности осадка с зерен загрузки менее 2% и более 6% их коагулирующие свойства ухудшаются.

Кроме того, осадок при влажности до 2% превращается в пьшь и не может быть собран и введен в воду перед отстаиванием. Осадок при влажности более 6% не отделяется от зерен загрузки продувкой.

При продувке загрузки воздухом . при температуре ниже 20 С и интенсивности менее 80 л/с-м вьщувание загрязнений из пор фильтрующего материала не происходит ввиду недостаточности пневмодинамического воздействия. При продувке загрузки воздухом при температуре вьсте и интенсивности более 130 л/с-м возможен совместный вынос осадка С зернами.

Способ наиболее эффективен при введении осадка с зерен загрузки в воду перед отстаиванием. При изменении порядка введения добавки в воду степень очистки ухудшается: например, при введении осадка в воду до коагулирования ухудшаются условия

применения химических коагулянтов, ; так как образование укрупненных агрегатов происходит не из частиц загрязнений, а из введенного осадка. Преимущества данного способа очистки воды в сравнении с известным заключаются в следующем,

Повьшение степени очистки воды

по сравнению с известным способом достигает 20-30% за счет того, что при фильтровании подвергнутой электролизу и газонасыщенной воды через загрузку, содержащую токопроводящие частицы, при электрообработке повышается степень задержания загрязнений н расширяется диапазон их вьщеления ,

Наличие эластичньтх шаров в составе фильтрующей загрузки позволяет предотвращать кольматацию загрузки, тем самым повьш1ает эффективность

очистки воды после ее регенерации.

I

Введение осадка с зерен загрузки после высушивания в воду перед отстаиванием позволяет повысить эффект очистки воды и снизить расход химического коагулянта, что позволяет

улучшить экономические показатели способа очистки воды. Экономические показатели способа улучшаются также за счет экономии промывной воды.

35

Формула изобретения

1. Способ очистки воды, включающий коагуляцию, отстаивание и фильтрование примесей через зернистую загрузку с последующей ее регенерацией, о тлич ающийся тем, что, с целью повышения степени очистки, перед фильтрованием воду подвергают электрохимической обработке с использованием нерастворимых электродов до насыщения электролитическими газами в количестве 0,5 - 2,0 л/м, фильтрование ведут при наложении электрического поля напряженностью 15-30 В/см с использованием фильтрующей загрузки, содержащей токопроводящие частицы, кварцевый ,песок и эластичные элементы при следующем их соотношении, об.%:

Токопроводящие

частицы10-20

Кварцевый песок65-85

Эластичные

элементы.5-15

0

5

714583228

2, Способ по п.1, отличаю-3. Способ поп.1, отлич ающ и и с я тем, что в качестве токо-щ и и с я тем, что перед отстаиваI проводящих частиц используют железнием в воду вводят осадок, полученный при регенерации фильтрующей заг рузки.

i ную стружку, а в качестве эластичных элементов - полые резиновые шары диаметром 0,5-20 см.

нием в воду вводят осадок, полученный при регенерации фильтрующей загрузки.

Таблица 1

11

1458322

12 Продолжение табл.2

Продолжение табл.3

Изобретение касается водоснабжения и канализации. Цель изобретения - увеличение степени очистки. Исходную воду коагулируют, отстаивают и фильтруют. Перед фильтрованием воду подвергают электролизу до газонасыщения 0,5-2,0 л/м. Фильтрование осуществляют при наложении электрического поля 15-30 В/см. Загрузка фильтров содержит 10-20 об.% токопроводя- щих частиц, 65-85 об.% кварцевого песка, 5-15 об.% эластичных элементов, преимущественно полых резиновых щаров диаметром 0,5-2,0 см. Загрузку регенерируют продувкой нагретым до 20-60 С воздухом при интенсивности 80-130 л/с-м. Осадок с зерен яяг- рузки при влажности 2-6% отделяют и вв.одят в воду перед отстаиванием. 3 з.п, ф-лы, 3 табл.