CZ200927A3 - Zpusob cištení vody a zarízení k provádení tohoto zpusobu - Google Patents
Zpusob cištení vody a zarízení k provádení tohoto zpusobu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ200927A3 CZ200927A3 CZ20090027A CZ200927A CZ200927A3 CZ 200927 A3 CZ200927 A3 CZ 200927A3 CZ 20090027 A CZ20090027 A CZ 20090027A CZ 200927 A CZ200927 A CZ 200927A CZ 200927 A3 CZ200927 A3 CZ 200927A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- water
- reactor
- turbulent
- water purification
- nanoparticles
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000010841 municipal wastewater Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 4
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 claims abstract description 4
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 claims abstract description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 20
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000008213 purified water Substances 0.000 claims description 11
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- -1 radioactive elements Inorganic materials 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 2
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 2
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 2
- LGXVIGDEPROXKC-UHFFFAOYSA-N 1,1-dichloroethene Chemical group ClC(Cl)=C LGXVIGDEPROXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 1
- 238000005276 aerator Methods 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002830 nitrogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- KFUSEUYYWQURPO-OWOJBTEDSA-N trans-1,2-dichloroethene Chemical group Cl\C=C\Cl KFUSEUYYWQURPO-OWOJBTEDSA-N 0.000 description 1
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/40—Static mixers
- B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
- B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
- B01F25/431—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
- B01F25/4316—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor the baffles being flat pieces of material, e.g. intermeshing, fixed to the wall or fixed on a central rod
- B01F25/43161—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor the baffles being flat pieces of material, e.g. intermeshing, fixed to the wall or fixed on a central rod composed of consecutive sections of flat pieces of material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/70—Treatment of water, waste water, or sewage by reduction
- C02F1/705—Reduction by metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
- B01F23/45—Mixing liquids with liquids; Emulsifying using flow mixing
- B01F23/453—Mixing liquids with liquids; Emulsifying using flow mixing by moving the liquids in countercurrent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/30—Injector mixers
- B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
- B01F25/313—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit
- B01F25/3131—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit with additional mixing means other than injector mixers, e.g. screens, baffles or rotating elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/40—Static mixers
- B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
- B01F25/421—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions by moving the components in a convoluted or labyrinthine path
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/40—Static mixers
- B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
- B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
- B01F25/431—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
- B01F25/4316—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor the baffles being flat pieces of material, e.g. intermeshing, fixed to the wall or fixed on a central rod
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/40—Static mixers
- B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
- B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
- B01F25/431—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
- B01F25/43197—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor characterised by the mounting of the baffles or obstructions
- B01F25/431971—Mounted on the wall
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F2025/91—Direction of flow or arrangement of feed and discharge openings
- B01F2025/918—Counter current flow, i.e. flows moving in opposite direction and colliding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00761—Details of the reactor
- B01J2219/00763—Baffles
- B01J2219/00765—Baffles attached to the reactor wall
- B01J2219/0077—Baffles attached to the reactor wall inclined
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F2001/007—Processes including a sedimentation step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/36—Organic compounds containing halogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2301/00—General aspects of water treatment
- C02F2301/02—Fluid flow conditions
- C02F2301/024—Turbulent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2301/00—General aspects of water treatment
- C02F2301/02—Fluid flow conditions
- C02F2301/026—Spiral, helicoidal, radial
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/08—Nanoparticles or nanotubes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F5/00—Softening water; Preventing scale; Adding scale preventatives or scale removers to water, e.g. adding sequestering agents
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Removal Of Specific Substances (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
Abstract
Zpusob cištení vody, zejména komunální odpadní vody a vody s obsahem težkých kovu a/nebo organických kontaminantu, jehož podstata spocívá v tom, že do znecištené vody privádené pod tlakem (p) o velikosti p=0,1 až 4,0 . 10.sup.5.n.N.m.sup.-2.n.zespodu do turbulentního reaktoru (1) jsou do jeho smešovací komory (16) protismerne dávkovány nanocástice kovu ci jiných netoxických látek nebo jejich smesí, jejichž velikost se pohybuje v rozmezí 30 až 400 nm a jejichž specifická hmotnost .ro. má hodnotu .ro. .>=. 10 N.m.sup.-3.n.a vzniklá smes je po promíchání odvádena turbulentním proudením za vzájemného pusobení nanocástic a nežádoucích prímesí k filtraci ci sedimentaci. Zarízení sestává minimálne z turbulentního reaktoru (1), tvoreného vertikálním nebo šikmo vzhuru situovaným válcovým trubkovým telesem (11), které je ve spodní cásti zakonceno horizontálním kolenem (12) vytvárejícím smešovací komoru (16), kde koleno (12) je opatreno vstupním hrdlem (122) prítoku znecištené vody a výpustným hrdlem (123), pricemž do telesa (11) je shora zavedeno prívodní potrubí (13) pro dávkování reakcní smesi, které je vyústeno do smešovací komory (4) a je zaústeno do prídavné nádrže (5) reakcní smesi.
Description
Způsob čištění vody a zařízení k provádění tohoto způsobu
Oblast techniky
Vynález spadá do oblasti komunálního hospodářství a týká se způsobu čištění vody a zařízení k provádění tohoto způsobu s využitím jak k čištění pitné vody tak komunálních odpadních vod nebo průmyslových odpadních vod, popřípadě k přípravě vody pro různé technologické procesy.
Dosavadní stav techniky
Je známo mnoho způsobů čištění vody a zařízení k jejich realizaci, jejichž technologické podmínky a konstrukční parametry jsou závislé na druhu znečištění a množství čištěné vody. Využívá se technologií jak s kontinuálním tak diskontínuálním průtokem čištěné vody, přičemž konstrukce reaktorů, nádrží a čistících zón je závislá na druhu a velikosti zdroje znečištění. Zařízení mohou být tvořena jediným reaktorem, uvnitř kterého jsou vzájemně propojené čistící zóny a nebo to mohou být soustavy velkokapacitních nádrží opatřených řadou technologických prvků, jako jsou míchadla, provzdušňovala apod. Technologie čištění může být založena na čistě biologickém principu aerobního či anaerobního charakteru, u průmyslových značně znečištěných vod je pak používáno různých koagulantů, sorbentů či flokulantú volených podle druhu znečištění.
S rozvojem nových technologií v různých průmyslových odvětvích, jejichž odpadním produktem jsou těžké kovy, radioaktivní prvky, sloučeniny s obsahem fosforu a dusíku, makromolekulárních organických sloučenin a další chemické prvky, škodlivé pro životní prostředí, je žádoucí vyvíjet i nové technologie čištění vod. Proto je snahou tohoto vynálezu představit nový odzkoušený výkonný způsob čištění vod,
-2který umožňuje efektivně odstraňovat v podstatě veškeré druhy organického a anorganického znečištění, a zařízení pro realizaci této čistírenské technologie.
Podstata vynálezu
Stanoveného cíle je dosaženo vynálezem, kterým je způsob čištění vody, zejména komunální odpadní vody a vody s obsahem těžkých kovů a/nebo organických kontaminantů, jehož podstata spočívá v tom, že do znečištěné vody přiváděné pod tlakem (p) o velikosti p = 0,1 až 4,0.105N.m-2 zespodu do turbulentního reaktoru jsou do jeho směšovací komory protisměrně dávkovány nanočástice kovů či jiných netoxických látek nebo jejich směsí, jejichž velikost se pohybuje v rozmezí 30 až 400 nm a jejichž specifická hmotnost £ má hodnotu p ž 10 Ν.ητ3 a vzniklá směs je po promíchání odváděna turbulentním prouděním za vzájemného působení nanočástic a nežádoucích příměsí k filtraci Či sedimentaci.
Ve výhodném provedeni je směs čištěné vody a nanočástic následně po turbulentním proudění podrobována před výtokem k filtraci či sedimentaci labyrintovému proudění, přičemž materiál pro výrobu nanočástic použitých v čistícím procesu je vybrán ze skupiny železo a/nebo křemík a/nebo stříbro a/nebo zlato a/nebo zinek a/nebo měď a/nebo titan a/nebo nikl a/nebo hliník a/nebo uhlík a/nebo olovo, popřípadě je tvořen ze směsí těchto materiálů nebo jejich oxidů.
Další podstatou vynálezu je zařízení pro čištění vody, zejména vody s obsahem těžkých kovů a/nebo organických kontaminantů, jehož podstata spočívá v tom, že sestává minimálně z turbulentního reaktoru, tvořeného vertikálním nebo šikmo vzhůru situovaným válcovým trubkovým tělesem, které je ve spodní části
-3zakončeno horizontálním kolenem vytvářejícím směšovací komoru, kde koleno je opatřeno vstupním hrdlem přítoku znečištěné vody a výpustným hrdlem, přičemž do tělesa je shora zavedeno přívodní potrubí pro dávkování reakční směsi, které je vyústěno do směšovací komory a je zaústěno do přídavné nádrže reakční směsi.
Ve výhodném provedení je přídavná nádrž opatřena dávkovacím čerpadlem a míchacím zařízením reakční směsi, vnitřní povrch tělesa je opatřen soustavou lopatek směrovaných šikmo směrem dolů proti pohybu proudící vody, těleso je shora překryto tlakovým tlumičem a k horní části tělesa turbulentního reaktoru je bočně uchycen labyrintový reaktor.
Je rovněž výhodné, když jsou turbulentní reaktor a labyrintový reaktor jsou umístěny v plášti, přičemž pod úrovní koncové plochy základny je ve dnu pláště vytvořeno výstupní hrdlo pro výtok čištěné vody.
V optimálním provedeni je labyrintový reaktor tvořen odtokovým žlabem vytvořeným rovinnou základnou, uloženou mezi bočními stěnami pláště a situovanou směrem šikmo dolů se sklonem 5 až 40° vzhledem k horizontální rovině, přičemž jsou buď z bočních stěn pláště vedeny protisměrně střídavě a šikmo ve směru proudění vody deskovité přepážky, které jsou připevněny svými spodními stěnami k základně, anebo na ploše základny je uspořádána soustava překážek lineárního proudění tvořená válcovými sloupky.
Novým vynálezem je dosaženo vyšší efektivity a specifického výkonu čistícího zařízení při snížených investičních a provozních nákladech. Další výhodou řešení je, že je možné jej realizovat i modernizaci stávajících málo výkonných čistících zařízení.
-4Popis obrázků na připojených výkresech
Konkrétní příklady provedení zařízení podle vynálezu jsou schématicky znázorněny na připojených výkresech, kde obr^í je vertikální řez základním provedením zařízení s vertikálním turbulentním reaktorem a labyrintovým reaktorem obsahujícím deskové přepážky, obrý* je řez zařízením z obr.1 v rovině A-A, obr^ je vertikální řez alternativním provedením zařízení se šikmo vzhůru vedeným turbulentním reaktorem a labyrintovým reaktorem obsahujícím válcové přepážky, obr^ je řez zařízením z obr.3 v rovině A-A, obN5 je částečný řez zařízením obsahujícím pouze turbulentní reaktor, obr/e až 8 jsou mikroskopické snímky nanočástic na bázi železa s rozlišením 5pm, 1pm a 20nm.
Příklady provedení vynálezu
Základní provedení zařízení je tvořeno turbulentním reaktorem 1 a labyrintovým reaktorem 2, které jsou vzájemně propojeny a které jsou umístěny v plášti 3. Turbulentní reaktoři je tvořen vertikálním válcovým trubkovým tělesem 11, které je ve spodní části zakončeno zaslepeným horizontálním kolenem 12 vytvářejícím směšovací komoru 1£. Koleno 12 je ve svém čele 121 opatřeno vstupním hrdlem 122 přítoku znečištěné vody a ve spodní části výpustným hrdlem 122. Do tělesa 11 je pak v jeho podélné ose shora zavedeno přívodní potrubí 13 dávkování reakčni směsi, vyústěné v jeho spodní části do směšovací komory 16 a zaústěné do přídavné nádrže 5 opatřené dávkovacím čerpadlem 51 a míchacím zařízením 52 reakčni směsi. Vnitřní povrch tělesa 11 je opatřen soustavou lopatek 14 směrovaných šikmo proti pohybu proudící vody. K horní části tělesa 11 turbulentního
-5reaktoru 1 je bočně uchycen labyrintový reaktor 2 a shora je překryto tlakovým tlumičem 15.
Labyrintový reaktor 2 je tvořen odtokovým žlabem vytvořeným rovinnou základnou 21, uloženou mezi bočními stěnami 31 pláště 2 a situovanou směrem šikmo dolů se sklonem 5 až 40“ vzhledem k horizontální rovině. Z bočních stěn 21 jsou vedeny protisměrně střídavě a šikmo ve směru proudění vody deskovité přepážky 22, které jsou připevněny svými spodními stěnami k základně 21, čímž je vytvořena labyrintová trasa pro proudící čištěnou vodu, jak je patrné z obr.2. Pod úrovni koncové plochy základny 21 je ve dnu 32 pláště 2 vytvořeno výstupní hrdlo 33 pro výtok čištěné vody do dalších neznázorněných technologických částí zařízeni, například do soustavy sedimentačních nádrží.
Při čistícím procesu je znečištěná voda přiváděna pod tlakem potřebným k překonání sloupce vody v tělese H turbulentního reaktoru 1 vstupním hrdlem 122 do jeho směšovací komory 12, kde je do ni protisměrně přiváděna přívodním potrubím 12 dávkovaná koncentrovaná směs vody a nanočástic kovů či jiných netoxických látek, jejichž velikost se pohybuje v rozmezí 30 až 400 nm a jejichž specifická hmotnost a má hodnotu p á 10 N.m3, tedy hodnotu rovnu nebo větší, než je specifická hmotnost vody. Hodnota tlaku a přiváděné znečištěné vody se podle druhu a velikosti zařízení obvykle pohybuje v rozmezí hodnot p = 0,1 až4,0.10sN.m2
Ve směšovací komoře 16 dochází k turbulentnímu pohybu média proudícího směrem vzhůru tělesem H, čímž dochází k důkladnému a rovnoměrnému promíchávání nanočástic se znečištěnou vodou a je dosaženo maximálně možného vzájemného působení nanočástic a nežádoucích příměsí v čištěné vodě. Vytváření turbulentních zón proudění pak rovněž podporuje sada lopatek 14 vytvořených a střídavě rozmístěných na vnitřním povrchu tělesa H. Po výtoku čištěné vody z turbulentního reaktoru 1 do labyrintového reaktoru 2 dochází při prouděni mezi přepážkami 32 k
-6dodatečnému promíchávání vody s nanočásticemi a ke snížení dynamických sil působících v zařízení. Po výtoku z pláště 1 je nutno vodu před dodáním spotřebiteli či do procesu zbavit nečistot, a to například sedimentací nebo filtrací v neznázorněných sedimentačních nádržích nebo filtračních zařízeních.
Z hlediska atomické úrovně poskytují nanočástice elementárního železa, které jsou dávkovány v potřebném množství, elektrony, takže fungují jako redukční činidlo. Kontaminanty slouží jako akceptory elektronů a železo jako donor elektronů, přičemž rychlost reakce závisí na množství dostupných elektronů. Rychlost čistící reakce roste se zvyšujícím se specifickým povrchem nanočástic, tedy se zmenšující se velikostí nanočástic se zvětšuje jejich reaktivita a v konečném důsledku i účinnost dekontaminačního procesu. Při rozkladu kontaminantů jsou korozí železa produkovány železnaté ionty a vodík, které jsou redukčními činidly k přítomným kontaminantům. Nanočástice železa postupně oxidují na oxidy železa a společně s nerozpustnými zbytky kontaminantů jsou následně zachyceny na filtrech nebo v sedimentačních nádržích..
Při experimentálním ověřování funkčnosti představovaného způsobu byly v zařízení dávkovány dva druhy materiálů, a to
a) směs nanočástic na bázi železa o velikosti 50 až 280 nm, jejíž chemické složení zahrnovalo 98 až 99 hmotn.% Fe + Fe2O3 a 1 až 2 hmotn.% nanočástic Ti (popř. TiO2) pro čištěnou vodu s koncentrací potenciálních těžkých kovů o hodnotě menší než 100 ppm. Specifická plocha povrchu nanočástic Fe° činila 5 až 45 m2/g a jejich koncentrace se pohybovala v rozmezí hodnot 0,5 až 30 g/m3.
b) směs nanočástic na bázi železa o velikosti 50 až 280 nm, jejíž chemické % h**í4*\ složení zahrnovalo 80 až 90 hm% Fe°, doplněné nanočásticemi FeO, Fe2O3 a příměsí nanočástic Si, Ca < 4 hmotn.%. Specifická plocha povrchu nanočástic Fe° činila 5 až 45 mz/g.
Mikroskopické snímky při experimentech používaných nanočástic na bázi železa s různým rozlišením jsou pak doloženy jako obríe až obr^
Výsledky čistícího procesu pro různé druhy nežádoucích odbouratelných a kontaminujících látek jsou zahrnuty v následující tabulce :
| Ukazatel | Koncentrace na vstupu | Koncentrace na výstupu | Jednotka | Nejistota | Míra očištění vody |
| Uran | 4,9 | 0,02 | mg/l | ± 10% | 99% |
| Železo | 60,8 | <0,01 | mg/l | ± 10% | 99% |
| Mangan | 1,1 | 0,2 | mg/l | ± 10% | 82% |
| Chrom | 0,7 | <0,010 | mg/t | ± 10% | 86% |
| Měď | 0,13 | <0,010 | mg/l | ± 10% | 93% |
| Nikl | 0,15 | 0,05 | mg/l | ± 10% | 67% |
| Zinek | 0,84 | <0,02 | mg/l | ± 10% | 98% |
| Fosfor celkový | 3,4 | 0,3 | mg/l | ± 20% | 96% |
| Fosforečnany | 33,8 | 18,3 | mg/l | ± 15% | 46% |
| Arsen | 0,04 | <0,005 | mg/t | ± 10% | 88% |
| Vinytchlorid | 1600 | 80,7 | pg/l | ± 30% | 95% |
| 1,1 - Dichloroethylen | 9,8 | <0,3 | MS/l | ± 30% | 97% |
| 1,2 - trans- Dichloroethylen | 2,2 | <0,3 | pg/l | ± 30% | 86% |
| Amonné ionty | 12,5 | <0,05 | mg/l | ± 12% | 99% |
| ČHSK Mn | 82,6 | <5 | mg/l | i 10% | 94% |
| Fluoridy | 21,2 | 0,27 | mg/l | ± 15% | 98% |
| Oxid křemičitý | 183 | 9,41 | mg/l | t 15% | 95% |
| Vápník | 499 | 62,3 | mg/l | ± 15% | 88% |
| Sodík | 80,1 | 31,1 | mg/l | ± 10% | 62% |
Popsané zařízení není jediným možným konstrukčním provedením pro realizaci uvedeného způsobu čištěni ale při různých alternativních řešeních ale těleso 11 turbulentního reaktoru 1 nemusí být situováno vertikálně, když může být vzhledem k vertikální ose skloněno až o 45’, jak je znázorněno na obr^. Rovněž labyrint v labyrintovém reaktoru 2 nemusí být tvořen rovnými deskovitými přepážkami 32 vedenými od bočních stěn 31 pláště 3, ale tyto přepážky 32 mohou být různě zaoblené, popřípadě mohou být řešeny ve formě soustavy překážek 34 lineárního proudění, například válcových sloupků, pravidelně uspořádaných na ploše základny 21, jak je znázorněno na obrX Labyrintový reaktor 2 pak nemusí být opatřen přepážkami 32 či překážkami 34 nebo jejich kombinací, ale koridor pro průtok čištěné vody může být tvořen neznázorněnými souběžně vedenými vodícími stěnami ve tvaru vlnovek.
-8Konečně pak zařízení pro určité druhy znečištění vody a nízké koncentrace odbourávaných látek může být zařízení tvořeno pouze turbulentním reaktorem 1 s výstupem přímo do sedimentační nádrže S, jak je znázorněno na obr.£.
Pro realizaci čisticího procesu pak nemusí být použity nanočástice elementárního železa a jeho sloučenin, ale podle druhu znečištění vody lze využít i křemík, stříbro, zlato, zinek, měď, titan, nikl, hliník, uhlík, olovo nebo jiné další prvky či směsi těchto prvků. Rovněž tak nemusí být použit vodný koncentrovaný roztok nanočástic, ale tyto mohou být dávkovány v práškové formě.
Průmyslová využitelnost
Způsob čištění vody a zařízení k provádění tohoto způsobu podle vynálezu je využitelné jak k Čištění pitné vody tak komunálních odpadních vod nebo průmyslových odpadních vod, popřípadě k přípravě vody pro různé technologické procesy.
Claims (12)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob čištění vody, zejména komunální odpadní vody a vody s obsahem těžkých kovů a/nebo organických kontaminantů, vyznačující se tím, že do znečištěné vody přiváděné pod tlakem (p) o velikosti p = 0,1 až 4,0.106 N.nr zespodu do turbulentního reaktoru jsou do jeho směšovací komory protisměrně dávkovány nanočástice kovů či jiných netoxických látek nebo jejich směsí, jejichž velikost se pohybuje v rozmezí 30 až 400 nm a jejichž specifická hmotnost £ má hodnotu p ž 10 N.m'3 a vzniklá směs je po promíchání odváděna turbulentním prouděním za vzájemného působení nanočástic a nežádoucích příměsí k filtraci či sedimentaci.
- 2. Způsob čištění vody podle nároku 1, vyznačující se tím, že směs čištěné vody a nanočástic následně po turbulentním proudění podrobována před výtokem k filtraci či sedimentaci labyrintovému proudění.
- 3. Způsob čištění vody podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že materiál pro výrobu nanočástic použitých v čistícím procesu je vybrán ze skupiny železo a/nebo křemík a/nebo stříbro a/nebo zlato a/nebo zinek a/nebo měď a/nebo titan a/nebo nikl a/nebo hliník a/nebo uhlík a/nebo olovo, popřípadě je tvořen ze směsi těchto materiálů nebo jejich oxidů.
- 4. Zařízení pro čištění vody, zejména vody s obsahem těžkých kovů a/nebo organických kontaminantů, vyznačující se tím, že sestává minimálně z turbulentního reaktoru (1), tvořeného vertikálním nebo šikmo vzhůru situovaným válcovým trubkovým tělesem (11), které je ve spodní části zakončeno horizontálním kolenem (12) vytvářejícím směšovací komoru (16), kde koleno (12) je opatřeno vstupním hrdlem (122) přítoku znečištěné vody a výpustným hrdlem (123), přičemž do tělesa (11) je shora zavedeno přívodní potrubí (13) pro-10dávkování reakční směsi, které je vyústěno do směšovací komory (4) a je zaústěno do přídavné nádrže (5) reakční směsi.
- 5. Zařízení pro čištění vody podle nároku 4, vyznačující se tím, že přídavná nádrž (5) je opatřena dávkovacím čerpadlem (51) a míchacím zařízením (52) reakční směsi.
- 6. Zařízení pro čištění vody podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že vnitřní povrch tělesa (11) je opatřen soustavou lopatek (14) směrovaných šikmo směrem dolů proti pohybu proudící vody.
- 7. Zařízení pro čištění vody podle některého z nároků 4 až 6, vyznačující se tím, že těleso (11) je shora překryto tlakovým tlumičem (15).
- 8. Zařízení pro čištění vody podle některého z nároků 4 až 7, vyznačující se tím, že k horní části tělesa (11) turbulentního reaktoru (1) je bočně uchycen labyrintový reaktor (2).
- 9. Zařízení pro čištění vody podle nároku 8, vyznačující se tím, že turbulentní reaktor (1) a labyrintový reaktor (2) jsou umístěny v plášti (3), přičemž pod úrovní koncové plochy základny (21) je ve dnu (32) pláště (3) vytvořeno výstupní hrdlo (33) pro výtok čištěné vody.
- 10. Zařízení pro čištění vody podle nároku 9, vyznačující se tím, že labyrintový reaktor (2) je tvořen odtokovým žlabem vytvořeným rovinnou základnou (21), uloženou mezi bočními stěnami (31) pláště (3) a situovanou směrem šikmo dolů se sklonem 5 až 40° vzhledem k horizontální rovině.
- 11. Zařízení pro čištění vody podle nároku 10, vyznačující se tím, že z bočních stěn (31) pláště (3) jsou vedeny protisměrně střídavě a šikmo ve směru proudění vody deskovité přepážky (32), které jsou připevněny svými spodními stěnami k základně (21).
- 12. Zařízení pro čištění vody podle nároku 10, vyznačující se tím, že na ploše základny (21) je uspořádána soustava překážek (34) lineárního proudění tvořená válcovými sloupky.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20090027A CZ200927A3 (cs) | 2009-01-23 | 2009-01-23 | Zpusob cištení vody a zarízení k provádení tohoto zpusobu |
| EP10466001A EP2216300A1 (en) | 2009-01-23 | 2010-01-18 | Method and device for water purification |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20090027A CZ200927A3 (cs) | 2009-01-23 | 2009-01-23 | Zpusob cištení vody a zarízení k provádení tohoto zpusobu |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ200927A3 true CZ200927A3 (cs) | 2010-09-29 |
Family
ID=42102529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20090027A CZ200927A3 (cs) | 2009-01-23 | 2009-01-23 | Zpusob cištení vody a zarízení k provádení tohoto zpusobu |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2216300A1 (cs) |
| CZ (1) | CZ200927A3 (cs) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150001157A1 (en) * | 2013-06-26 | 2015-01-01 | Corning Incorporated | Methods and apparatus for multi-part treatment of liquids containing contaminants using zero valent nanoparticles |
| CN114326633B (zh) * | 2021-12-31 | 2024-04-09 | 四川红华实业有限公司 | 一种供料工艺自动化控制方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5124035A (en) * | 1990-09-04 | 1992-06-23 | Dunne Patrick F | Apparatus for treatment of effluent |
| US20030044332A1 (en) * | 1997-10-09 | 2003-03-06 | Conrad Wayne E. | Fluid contact chamber |
| WO2004101442A1 (en) * | 2003-05-19 | 2004-11-25 | Ntu Ventures Private Limited | Method and system for the degradation of halogenated compounds |
| US7635236B2 (en) * | 2006-03-30 | 2009-12-22 | Auburn University | In situ remediation of inorganic contaminants using stabilized zero-valent iron nanoparticles |
-
2009
- 2009-01-23 CZ CZ20090027A patent/CZ200927A3/cs unknown
-
2010
- 2010-01-18 EP EP10466001A patent/EP2216300A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2216300A1 (en) | 2010-08-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5788325B2 (ja) | 流動床での処理による１つ以上の放射性化学元素を含む液体排出物の除染方法 | |
| EP3848332A1 (en) | Plasma denitriding device and use method thereof | |
| CN104926034A (zh) | 臭氧催化氧化组合生物滤池处理焦化废水工艺和装置 | |
| Kang et al. | Fluoride removal capacity of cement paste | |
| CN104193123B (zh) | 一种黄金矿山含氰废水系统处理方法 | |
| CN106892497A (zh) | Fenton铁泥再生回用装置、Fenton法污水处理系统及其方法 | |
| Ullah et al. | Rapid and long-effective removal of broad-spectrum pollutants from aqueous system by ZVI/oxidants | |
| CZ200927A3 (cs) | Zpusob cištení vody a zarízení k provádení tohoto zpusobu | |
| CN104193122B (zh) | 一种黄金矿山氰化废渣淋溶液处理方法 | |
| CN102303931A (zh) | 一种电镀废水的处理方法及其装置 | |
| EP2447220B1 (en) | Continuously removing contaminants from aqueous fluids | |
| CN108128925B (zh) | 一种同时去除cod及总磷的方法 | |
| CN208980474U (zh) | 一种臭氧氧化法处理生化池出水装置 | |
| CN202881027U (zh) | 一种稀土萃取废水有机磷去除装置 | |
| JP2005052723A (ja) | 重金属除去方法およびその装置 | |
| CN210945128U (zh) | 一种脱硫废水处理装置 | |
| CN104556372B (zh) | 一种剩余污泥吸附分离有机物的方法 | |
| CN205023995U (zh) | 移动式含氰矿浆处理装置 | |
| CZ19389U1 (cs) | Zařízení k čištění vody | |
| CN103086552B (zh) | 一种高浓度taic生产废水处理装置及处理方法 | |
| CN207414008U (zh) | 一种重金属污染土壤的淋洗修复装置 | |
| CN205710180U (zh) | 一种焦化酚氰废水深度处理系统 | |
| CN217972752U (zh) | 一种具有同步软化功能的生物反硝化反应器 | |
| CN217103390U (zh) | 一种用于回收废水中重金属的处理装置 | |
| CN204939137U (zh) | 一种移动式氰化尾矿浆处理系统 |