Способ обработки воды Советский патент 1991 года по МПК C02F1/42 C02F1/42 C02F101/30 C02F103/02 

Изобретение относится к водоподготов- ке и может быть использовано в замкнутых системах водопользования в различных областях народного хозяйства.

Целью изобретения является повышение степени очистки воды от коллоидных органических примесей для последующего умягчения воды.

Способ осуществляют путем пропускания исходной воды через механический фильтр и через катионитовый фильтр в натриевой форме, который после заработки многоразрядны ми ионами (магнием) используют в качестве механического фильтра до проскока органических веществ при скорости 9-14 м/ч, после чего фильтр регениру- ют и вновь используют на стадии умягчения воды.

При фильтровании осветленной воды через натрии-катионитовый фильтр и обмене однозарядных катионов натрия на двух

и трехзарядные катионы изменяется молекулярная структура ионитов, в частности расстояния между функциональными группами, энергия связи катионов с полимером, степень гидратации и др. Энергия связи двух- и трехзарядных катионов с ионитом меньше соответственно удвоенной или утроенной энергии связи однозарядных катионов. В результате этого энергия одной связи иона металла в катионе оказывается меньше, чем в случае однозарядного металла.

Органические вещества, присутствующие в природных и сточных водах обладают способностью разрывать одну из связей и адсорбироваться таким образом на ионите. Получаются своеобразные мостиковые соединения, где ион многозарядного металла выполняет роль связующего элемента между каркасом ионита и органическими вещесл

с

о

hO Ю 4 N3

ствами. Для однозарядных катионов подобные явления не проявляются.

Емкость поглощения органических веществ определяется свойствами катиона и характеристиками ионита.

Кроме того, катионит с адсороирован- ными на нем органическими веществами менее прочно удерживает катионы металлов, так что его регенерация может проходить в более мягких условиях, например при меньшем расходе соли, чем при традиционной регенерации.

После насыщения ионита указанными соединениями появляется возможноегь дополнительного поглощения катионов на ионите.

Предлагаемый диапазон скоростей фильтррвания выбранив оптимальных пределах. Так, при скоростях меньше 9 м/ч органические вещества частично поглощаются поверхностью ионита не по рассмотренному мостиковому механизму, а равномерно.,Это приводит к более быстрому насыщению и проскоку органических веществ в фильтрат. Насыщенный при таких скоростях ионит оказывается не в состоянии дополнительно поглощать катионы металлов.

Кроме того, повышается расход соли на регенерацию.

При скоростях более 14 м/ч в системе раствор - ионит устанавливается динамическое равновесие, когда вероятность отрыва органических веществ от ионита достигает существенных величин.

Практически это выражается в снижении степени очистки воды от органических веществ,

Способ осуществляют следующим образом.

Исходная вода подается насосами первого подъема в резервуар предварительной обработки, куда дозируется раствор коагулянта (сернокислого глинозема) и флокулян- та (полиакриламида). Обработанная вода направляется в отстойники для удаления грубодисперсной взвеси, а отстой направляется на механические фильтры, загруженные керамзитом, Далее фильтрат подается на натрий-катиснитовый фильтр, заработанный многозарядными катионами.

Контроль работы фильтра осуществляют по проскоку органических веществ (ХПК, цветность). При проскоке органических соединений фильтр отключают, взрыхляют снизу вверх осветленной водой, после чего регенерируют раствором поваренной соли.

Регенерированный фильтр отмывают осветленной водой до величины жесткости менее 0,001 мг-экв/л. После этого включают

фильтр в работу в качестве натрий-кагиони- тового фильтра и всю процедуру повторяют. Пример. К 20 л воды озера Безымянного со следующими .показателями качества: цветность 146 град. ХКШ, окмсляемость 9,3 мг 02 /л, мутность 3,6 мг/л, содержание железа 0,168 мг/л, содержание ионов кальция 5,3 мг-экв/л, ионов магния - 4,4 мг- экв/л, ионов натрия - 0,7 мг-экв/л,

0 добавляют 5%-ный раствор сернокислого глинозема с дозой по алюминию 6 мг/л, перемешивают в течение 1 мин, добавляют 0,1%-ный раствор полиакриламида с дозой 0,7 мг/л, перемешивают и отстаивают в те5 чение 60 мин. Отстоянную воду фильтруют через механический фильтр, загруженный дробленным керамзитом со скоростью 7 м/ч. Определяют в фильтрате цветность и мутность стандартными фотоколориметри0 ческими методами, окмсляемость - стандарты ым перманганатным методом, содержание железа - стандартным фотоколориметрическим методом с реактивом - сульфосалициловой кислотой, ионов каль5 ция и магния - стандартными трилономет- рическими методами с индикаторами Хромогеном черным и Мурексидом соответственно.

В фильтрате цветность составляет 19

0 град, XKLLK мутность 1,3 мг/л, окисляемость 5,2 мг 02/л, содержание железа 0,094 мг/л, кальция - 5,4 мг-экв/л, магния -- 4,6 мг- экв/л, натрия - 0,7 мг-экв/л. Пропускают фильтрат через лабораторный натрий - ка5 тионитный фильтр в количестве 15 г со скоростью 20 м/ч. При этом жесткость воды после ионита в течение всего периода фильтрования поддерживается ниже 0,0001-мг- экв/л. Продолжают фильтрование до тех

0 пор, пока содержание ионов магния в воде после фильтра не достигнет 0,005 мг-экв/л, после чего фильтр выводят из схемы умягчения и включают в схему предварительной очистки в качестве механического фильтра 2

5 ступени.

Пропускают через указанный фильтр воду после механического фильтра со скоростью 10 м/ч в течение 2 ч, определяя через каждые 10 мин цветность и окисляемость

0 фильтрата.

Цветность в период фильтров ния колеблется в диапазоне 1-2 град, ХКШ, окисляемость - в диапазоне 0,5-0,5 мг Оа/л, Через 2 ч отмечается возрастание ука5 занных показателей цветности до 14 град ХКШ, окисляемое™ - до 1,7 мг Oz/л. Фильтрование механически очищенной водь: прекращают и проводят регенерацию фильтрующей загрузки. Для этого загрузку взрыхляют осветленной водой с интенсивIIOCTL Л Л/Ч

в le .emi 25 мин,

чего фильтруют 5%-ный расгьор псмзар ч- нои соли со скоростью 3 м/ч о течение 10

MV H.

При этом удельный расход сопи состав- ляет 88 г/г-экп. Отмываю катионит от продуктов регенерации осветленной «одой со скоростью 6 м/ч в течение 15 мим до зспи чины жесткости отмыоочноп воды 0,00 мг-экв/л, Включают фильтр в рг-боту р качестве нлтрий катион тного фильтра, после чего процедуру повторяет. Степень очи стки or коллоидных органических веществ состэвпяют 95,1-90,6% Дня спрг i,6j ения степени регенерации н ми-катмопптпогс фильтра через нею пропускают пес; с оегенерации и отмыыа. 0,01 н. раствор a магния ди проскока катиона машия (со, -;р- жания в филы pare более 0 001 мг-зкв/м). По копичесч ву поглощенн ix катеонитом ионов магния рассчитиваюг обменную емкость и степень регенрации сЬильтоующего материала. Степень регенерации составляет 99,8%.

Простое фильтрование черезкатиочитв Na-форме неспособно удалять наиболее vc тойчивые органические компснен1Ы пси- родного происхождения. Последние могут проходить транзитом не .олько Nn- aTiioiui- товые фнль1С Ы, но и Н-;.ап- онптовы j, ОН- анионитовыс и часто задерживаются гопысо на последних стадиях глубокого обессол /1- ванил| Такие органические .ешрстпз яв/я- ются чрезвычайно опясныг/и потепцна ь ю кислыми соечинення;.. выэьыающиг.ч1 риинь э ситуацич на объектах богшиоп энергетики и других о пслях -ехгмчп.

ЛдсопСц/п ор1аничлс-..х вешесгч .-п кг- тионше : :-форме резко снижает обменную емкость попита, что выражается в необходимости частой ре енерацим и знаигзльиом перерасходе регенерирующих растзороп

Liep j3 фильтр, затушенный катионитом Q форме Na (спосоС-прототгп) и в Мд, Са- Форме (предлагаемый сопособ), фильтруют воду со скоростью 9- 4 м/ч. Вод имеет па RXP.LP следуюшиэ фмзико-химические пока Зз-слп кэ ства1 t.iufi 1 ( 17 гряц ХКШ, г ут 0 9 мг/л, ок.:слясмость 4,8 мгСЬ/п, со еру зн ие же теза 0,071 мг/л качьцич 5o 0

5 0

О

3 6 , маг - п и

9

мг-.-.гз/л, натри

г-экв/л

R таблице поедстзвлсн i эффектна нпг.т очистчм воды л такхе удельный расход сопи на i еiе н е р а ц ию и другие почазатепи.

Как оиднч из таблицы, npeqaaraeh bul счособ позволяет большую эффек- Ti .- hocTb мисгки воды от органических ве- щес з коллоилчгг,; т на, i -гм способ-прототип Поп этом нов jiujaeics1 степень ре1енеозцпи фильтра, производи-тель- нссть (оиъеп фильтра), п также снижаются удепьные расходы соли на регенерацию, что сегдеге/ibCTByei о больш°й эффективности ноедля-аемогс способа.

J1 о р м у г л и ч с б р е т е н и я

Способ обоаботки вопи, включающий ее предварительную очиику от дисперсных и коллоидных по 1мегей ча механическом тгг/.ьгре, t оды на натрий-катис- iiiiTOBOM ФИЛЬТР его регрнеоаци о, от пи - : ю u i и с я тем, что. с целью повышения очистки соды от коллоидных орга- нпческглс примесей нгтрии-катионитовый флл -тр поел проскока иочов narh ич с рас- отключают п нсп льзуо) в качестве механическою фил-.тра на стадии нпедса- очпсмч1. при пропускании воды со скоростью Q-14 м/ч до проскока органически веществ, после чего фильтр регенерируют и включают на стсдию умягчения.

Изобретение касается водоподготовки и позволяет повысить степень очистки воды от коллоидных и органических примесей перед последующим ее умягчением. Способ осуществляют путем предварительной очистки воды от дисперсных и коллоидных примесей на механическом фильтре и умягчения воды на натрий-катионитовом фильтре. После проскока ионов магния в раствор натрий-катионитовый фильтр отключают и используют в качестве механического фильтра на стадии предварительной очистки при пропускании воды со скоростью 9 - 14 м/ч до проскока органических веществ. Затем фильтр регенерируют и включают на стадию умягчения. 1 табл.