Способ обесфторивания природных вод Советский патент 1982 года по МПК C02F1/28 C02F1/28 C02F101/14 C02F103/02 

... .: ..

Изобретение относится к способам очистки природных вод от фтора для систем водоснабжения хозяйственно-питьевого назначения.

Известен способ контактной коагуляции для обесфторивания природных всэд, который заключается в следующем: в обрабатываемую воду перед фильтрущей загрузкой вводят раствор соли алюминия в течение 1,52,0 ч с конце1 трацией по 130-150 мг/л (зарядка) и в дальнейшем до окончания фильтроцикла дозой 15-20.мг/л по АЦОз Cl .

Однако указанный способ явлйется высокоэффективным при обесфторивании сравнительно мягких вод (с жесткостью до 7 мг-экв/л), так как при его использовании жесткость боды не снижается и в этих случаях (при повышенной.жесткости) необходимо дополнительное умягчение воды.

Наиболее близким по технологи- . ческой сущности и достигаемому ре-.

зультату к предлагаемому является сорбционный метрд Ьбесфторивания жестких вод, в котором в качестве сорбента используется гидроокись магния. Применение указанного метода по сра внению с другими не требует последующего умягчения воды. Процесс удаления фтора гидроокисью магния пр(1схсдит следую11им образом; обрабатываемая вода сме1Уивается со щелочными реагентами (известь, сода), затем пропускается через взвешенный слой образовавшихся хлопьев гидроокиси магния и фильтруется через зернистую загрузку. Процесс обесфторивания при этом протекает при концентрации взвешенного слоя 1600-2000 мг/л. Нагрузка на поперечное сечение осветлителя составляет не более 0,7-1,1 м/ч/0,20,3 мм/с. Процесс обесфторивания протекает при рН воды 10-11 С2.

Недостатками данного метода явля1дтся высокий удельный расход ре- . агента, например при концентрации фтора в воде 3 мг/л расход на 1 мг/л удаляемого фтора составляет 158800 мг/л, высокий. рН воды после ее обработки, что требует последующего подкислеиия, большая продолжительность обра(отки воды (4-6 ч), вызванная низкими удельными нагрузками на поперечное сечение осветлителя. Цель изобретения - повышение эко номичности процесса путем уменьшени дозы реагентов и продолжительности обработки воды.. Указанная цель достигается тем, что в способе обесфторивания природных вод, включающем обработку щелочными реагентами, сорбцию во взвешенном слое в контактной камере и последующее отделение о.садка, кон центрацию взвешенного слоя в контак ной камере поддерживают 50000100000 мг/л при продолжительностипребывания воды 12-18 мин и рН 9-9, Способ осуществляется следующим образом. Воду после введения щелочных реагентов в дозах, обеспечивающих выделение гидроокиси магния, обрабаты вают последовательно в контактно-со ционной камере конически расширяющегося типа, непосредственно перехо дящей в отстойник с наклонными тонкослойными элементами, песчаном фил тре. (1риэтом тонкослойные элементы устанавливаются таким образом, чтобы обеспечить непрерывную транспортировку и рециркуляцию необходимой части осадка обратно в контактную к меру . Концентрация взвешенного слоя в контактной камере должна быть 50100 г/л. Вести процесс при концентрации менее 50 г/л технологически нецелесообразно, так как при этом степень удаления фтора снижается. К центрация более 100 г/л приводит к перерасходу реагентов, так как степень удаления фтора при этом не уве личивается. рН обработанной воды находится в диапазоне 9-9,5. При рН менее 9 количество выпадающей гидроокиси ма ния недостаточно для сорбции фтора. При рН более 9,5 и концентрации взв шенного слоя более 50 г/л выпадает практически все количество гидрооки си магния, т.е. увеличение рН не 64 дает эффекта и ведет к перерасходу реагентов. Время обработки воды в контактносорбционной камере со.ставляет не менее 12-18 мин, при меньшей продолжительности обработки объем контактной камеры становится недостаточным для обеспечения требуемого эффекта хлопьеобразования, при большем времени обработки процесс становится неэкономичным. Время обработки воды в тонкослойных элементах составляет 20-30 мин. Такое время обосновано с одной стороны требованием к качеству осветленной воды, а с другой экономичностью, так как прибольших . значениях времени расход материалов, из которых изготовляются тонкослойные элементы становится высоким. Угол наклона ячеек не менее 60 , что обеспечивает непрерывную транспортировку и рециркуляцию осадка. При меньшем угле наклона полнота сползания и рециркуляция осадка не обеспечиваются и возможно его накопление в ячейках. Главное назначение наклонных тонкослойных элементов транспортировка .осадка, выделяющегося на их поверхности в контактно-сорбционную камеру, что позволяет обеспечить концентрацию сорбента в камере до 50000-100000 мг/л, т.е. в 30-50 раз выше, чем в известном методе. В то же время тонкослойные элементы обеспечивают глубокое осветление воды, а также устойчивую и надежную работу оборудования. Пример. Качество исходной воды объекта, на которой проводят опытно-производственные испытания, следующие: фтор 2,0 мг/л, жесткость 13,7 мг-экв/л; Са 5,3 мг-экв/л; Мд 8, мг-экв/л; щелочность k,J мг-экв/лсульфаты 380 мг/Л, хлориды Ч if мгтУл} железо 0,38 мг/л. Исследования проводятся на промышленной установке производительностью 5 MVcyT, которая состоит из конической контактносорбционной камеры, тонкослойного наклонного ячеистого отстойника, скорого песчаного фильтра, баков для приготовления растворов реагентов и устройств для их дозирования. В процессе испытаний в обрабатываемую воду вво-, дят необходимые количества соды и извести, вызывающие выделение солей жесткости, в том числе сорбента, гидроокиси магния. Результаты опытов приведены в табл. 1 .

Т а б л и. ц а 1

П р и м е р 2. Качество воды объек- железо 2,3 мг/л. Установка на котота, на которой проводят испытания,рой проводят эксперимент,аналогична

следующие: фтор 3, мг/л; жесткость зо приведенной в примере 1, ,Э мг-экв/л; Са 6,1 мг-экв/Л} Мд

8,7 мг-экв/Л, щелочность 5,1 мг-экв/л;Результаты эксперимента приведесульфаты 95 мг/л; хлориды 2бО мг/л;ны в табл. 2.

Т а б л и ц а 2 Предлагаемый метод позволяет по-: лучить высокие технико-экономические показатели. Ориентировочные расчеты показывают, что,например, на одном из объектов производительностью 1000 ) экономическая эффективность составляет по приведенным-затратам 115 тыс. руб., по капиталь-ным вложениям - тыс. руб., а себестоимость снижается с 35 коп. до 9 коп. на 1 м. В результате применения предлагаемого способа показатель сорбции, т.е. соотношение количества задерживаемого фтора и концентрации выделенной гидроокиси магния, суудественно увеличивается и достигает значений 0,055-0,042, т.е. в 2,0-2,5 раза выше, чем в известном методе. Время обработки воды при этом резко снижается до 50-60 мин, т.е. в 5-6 раз Достоинством данного метода является также и то, что отпадает необхо димость в применении дополнительных способов снижения жесткости 668 Формула изобретения Способ обесфторивания .природных вод, включающий обработку щелочными реагентами,сорбцию во взвешенном слое в контактной камере и последующее отделение осадка, отличающийс. я тем, что, с целью повышения экономичности процесса путем уменьшения дозы реагентов и продолжительности обработки воды, концентрацию взвешенного слоя в контактной камере поддерх ивают 50000-100000 мг/л при продолжительности пребывания воды 12-18 мин,и рН 9-9,5. Источники информации, принятые во внимание при. экспертизе 1.Клячко В.А., Апельцин Н.Э.. Очистка природных вод. М., Стройиздат, 1971, с. k 8-kSO, 2.Золотова Е.Ф., Асе Г.Ю,, Очистка воды от железа, фтора, марганца и сероводорода. М., Сгройиздат, 1975, с. 135-Н2.