RU2084410C1

RU2084410C1 - Coagulation method of cleaning water

Info

Publication number: RU2084410C1
Application number: RU95112861A
Authority: RU
Inventors: Е.В. Мигалатий; А.Ф. Никифоров; Б.С. Браяловский; А.Г. Южанинов; П.В. Холкин; Е.А. Холкина
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью "БМБ" г.Екатеринбург
Priority date: 1995-07-20
Filing date: 1995-07-20
Publication date: 1997-07-20

Abstract

FIELD: water purification. SUBSTANCE: drinking water is prepared through treating water with potassium permanganate and then with aluminium and iron-containing coagulant with ferrous sulfate to aluminium sulfate ratio (0.03- 0.05):1. EFFECT: improved procedure. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к водоснабжению, и может быть использовано для приготовления как питьевой воды, так и воды, применяемой в пищевой промышленности. The invention relates to the field of environmental protection, namely to water supply, and can be used for the preparation of both drinking water and water used in the food industry.

Одним из способов обеспечения населения доброкачественной водой является использование индивидуальных (коллективных) водоочистных устройств, устанавливаемых непосредственно у потребителя. В основе работы таких устройств лежат различные методы очистки: окислительные, сорбционные, электрохимические, ультрафильтрационные и др. One of the ways to provide the population with benign water is to use individual (collective) water treatment devices installed directly at the consumer. The basis of the operation of such devices are various cleaning methods: oxidative, sorption, electrochemical, ultrafiltration, etc.

Известен коагуляционный способ очистки воды, заключающийся в ее обработке коагулянтом, при этом в качестве коагулянта используют соли алюминия, в частности сульфат алюминия [1, с. 42]
Применение алюминийсодержащих коагулянтов имеет ряд существенных недостатков. Соли алюминия обладают повышенной растворимостью и недостаточно гидролизуются (ПР Al(OH)₃ 1,1•10^-15). Хлопья гидроксидов алюминия имеют незначительную массу и плохо осаждаются, что отражается на качестве очищенной воды, эффективное применение сульфатов алюминия наблюдается лишь при обработке воды с повышенным содержанием гуминовых и дубильных веществ.Known coagulation method of water purification, which consists in its treatment with a coagulant, while aluminum salts, in particular aluminum sulfate, are used as a coagulant [1, p. 42]
The use of aluminum-containing coagulants has a number of significant drawbacks. Aluminum salts have increased solubility and are not sufficiently hydrolyzed (PR Al (OH) ₃ 1.1 • 10 ^-15 ). Flakes of aluminum hydroxides have a small mass and are poorly precipitated, which affects the quality of purified water, the effective use of aluminum sulfates is observed only when treating water with a high content of humic and tannins.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ очистки воды, заключающийся в обработке воды смешанным коагулянтом, представляющим собой смесь солей алюминия и железа, а именно смесь хлорида железа (III) и сульфата алюминия в соотношении 1-2:1 [1, с. 116]
Применение смешанных алюможелезных коагулянтов частично устраняет недостатки порознь взятых алюминий и железосодержащих коагулянтов. Однако присутствие в составе данного коагулянта повышенного количества железа не позволяет получить осадки с сильно развитой адсорбционной поверхностью, вследствие чего не удается получить глубоко очищенную воду.The closest technical solution to the claimed is a method of water purification, which consists in treating water with a mixed coagulant, which is a mixture of aluminum and iron salts, namely a mixture of iron (III) chloride and aluminum sulfate in a ratio of 1-2: 1 [1, p. 116]
The use of mixed aluminum-iron coagulants partially eliminates the disadvantages of separately taken aluminum and iron-containing coagulants. However, the presence of an increased amount of iron in the composition of this coagulant does not allow precipitation with a highly developed adsorption surface, as a result of which it is not possible to obtain deeply purified water.

Задачей заявляемого технического решения является улучшение экологии путем защиты окружающей среды, в частности водного бассейна, от загрязнений вредными веществами и рациональное использование водных и минеральных ресурсов за счет повышения эффективности работы очистных сооружений и установок. The objective of the proposed technical solution is to improve the environment by protecting the environment, in particular the water basin, from pollution by harmful substances and the rational use of water and mineral resources by increasing the efficiency of treatment facilities and plants.

Технический результат, который может быть получен в результате реализации заявляемого способа, заключается в повышении качества водопроводной воды для питьевых нужд и приготовления пищевых продуктов. The technical result that can be obtained by implementing the proposed method is to improve the quality of tap water for drinking needs and cooking.

Поставленный технический результат достигается тем, что в известном способе очистки воды коагуляцией путем обработки воды алюможелезосодержащим коагулянтом, включающим железосодержащий компонент и сульфат алюминия, согласно изобретению, перед обработкой воды коагулянтом в нее вводят расчетное количество перманганата калия, а в качестве железосодержащего компонента используют сульфат железа (II) при соотношении в коагулянте сульфата железа (II) и сульфата алюминия (0,03-0,05) 1. The technical result is achieved by the fact that in the known method of purifying water by coagulation by treating water with an aluminum-iron-containing coagulant, comprising an iron-containing component and aluminum sulfate, according to the invention, before treating the water with a coagulant, an estimated amount of potassium permanganate is introduced into it, and iron sulfate is used as the iron-containing component ( II) when the ratio in the coagulant of iron sulfate (II) and aluminum sulfate (0.03-0.05) 1.

Сущность изобретения заключается в следующем. The invention consists in the following.

Предлагаемый способ, в отличие от известных, обеспечивает не только активное окисление органических веществ, но и предполагает окисление Fe (II), присутствующего как в очищаемой воде, так и в составе коагулянта, что обусловливает повышение качества воды. The proposed method, unlike the known ones, provides not only the active oxidation of organic substances, but also involves the oxidation of Fe (II) present both in the treated water and in the composition of the coagulant, which leads to an increase in water quality.

Количество вводимого перманганата калия зависит от состава обрабатываемой воды и определяется расчетным путем. The amount of potassium permanganate introduced depends on the composition of the treated water and is determined by calculation.

Присутствие в составе коагулянта заявляемого количества Fe (II) выполняет роль катализатора "затравки", ускоряющего и улучшающего процесс очистки от загрязнений. При действии пермантаната калия Fe (II) окисляется до Fe (III). Соответственно при восстановлении KMnO₄ образуется марганцовистая кислота H₂MnO₃. Последняя обладает высокоразвитой поверхностью, углубляет и ускоряет гидролиз сернокислого алюминия. Кроме того, поверхности коллоидных частиц гидроксида алюминия, с одной стороны, и марганцовистой кислоты, с другой, противоположно заряжены. Возникает эффект взаимной коагуляции коллоидов, что положительно отражается на качестве очищенной воды.The presence in the composition of the coagulant of the claimed amount of Fe (II) acts as a “seed” catalyst, accelerating and improving the process of purification from pollution. Under the action of potassium permantanate, Fe (II) is oxidized to Fe (III). Accordingly, upon the reduction of KMnO ₄ , manganese acid H ₂ MnO _{3 is formed} . The latter has a highly developed surface, deepens and accelerates the hydrolysis of aluminum sulfate. In addition, the surfaces of colloidal particles of aluminum hydroxide, on the one hand, and manganous acid, on the other, are oppositely charged. There is an effect of mutual coagulation of colloids, which positively affects the quality of purified water.

Заявляемый диапазон массового соотношения солей железа и алюминия в составе коагулянта обеспечивает наибольший эффект очистки и обусловлен существованием "порога" взаимной коагуляции коллоидов, т.е. существует такая доза количества марганцовистой кислоты, при которой происходит полная коагуляция сульфата алюминия. В свою очередь расход марганцовистой кислоты эквивалентен содержанию в составе коагулянта сульфата двухвалентного железа. Выход за пределы "порога" коагуляции (оптимальное соотношение солей железа (II) и алюминия) в составе коагулянта ухудшает качество очищенной воды. The claimed range of the mass ratio of iron and aluminum salts in the composition of the coagulant provides the greatest cleaning effect and is due to the existence of a “threshold” of mutual coagulation of colloids, i.e. there is such a dose of the amount of manganous acid at which complete coagulation of aluminum sulfate occurs. In turn, the consumption of manganese acid is equivalent to the content of ferrous sulfate in the coagulant. Going beyond the "threshold" of coagulation (the optimal ratio of iron (II) and aluminum salts) in the composition of the coagulant affects the quality of the purified water.

Таким образом, заявляемая последовательность операций (введение в очищаемую воду расчетного количества перманганата калия и обработка воды смешанным коагулянтом, содержащим сульфат железа (II) и сульфат алюминия в соотношении (0,03-0,05):1) обеспечивают повышение качества питьевой воды. Thus, the claimed sequence of operations (introducing into the purified water the calculated amount of potassium permanganate and treating the water with a mixed coagulant containing iron (II) sulfate and aluminum sulfate in a ratio of (0.03-0.05): 1) provide an increase in the quality of drinking water.

Пример выполнения способа. An example of the method.

Способ реализован при подготовке воды в промышленных условиях на заводе по производству безалкогольных напитков г. Екатеринбурга. The method is implemented in the preparation of water in an industrial environment at a plant for the production of soft drinks in Yekaterinburg.

В исходную водопроводную воду (состав приведен в таблице) вводили перманганат калия в количестве 1,15 мг/л для окисления органических и металлоорганических соединений (железоорганических в т.ч.). Образующаяся марганцовистая кислота служит затравкой в процессе последующей коагуляции. Potassium permanganate in the amount of 1.15 mg / l was introduced into the source tap water (the composition is given in the table) for the oxidation of organic and organometallic compounds (organometallic including). The resulting manganese acid is seeded during subsequent coagulation.

Затем в воду вводили алюможелезосодержащий коагулянт в количестве 39 мг/л (оптимальный вариант). Состав коагулянта приведен в таблице. Далее вода поступала на осветление, проводимое с помощью ультрафильтрации. Показатели качества очищенной заявляемым способом воды (примеры а, б, в, г, д) приведены в таблице. Then, an aluminum-iron-containing coagulant was introduced into water in an amount of 39 mg / l (optimal option). The composition of the coagulant is shown in the table. Next, the water entered the clarification, carried out using ultrafiltration. Quality indicators of water purified by the claimed method (examples a, b, c, d, e) are given in the table.

Для доказательства преимуществ заявляемого способа исходная вода была обработана по способам прототипу и аналогу в аналогичных условиях. Данные приведены в таблице. To prove the advantages of the proposed method, the source water was processed according to the methods of the prototype and analog in similar conditions. The data are given in the table.

Как видно из таблицы, заявляемый способ позволяет не только привести показатели качества водопроводной воды в соответствие с требованиями ГОСТа 28744-82 на "Питьевую воду", но и значительно улучшить эти показатели. As can be seen from the table, the inventive method allows not only to bring the quality indicators of tap water in accordance with the requirements of GOST 28744-82 on "Drinking water", but also to significantly improve these indicators.

Кроме того, заявляемый способ обеспечивает уменьшение затрат реагентов по сравнению с существующими способами за счет "вскрытого эффекта" взаимной коагуляции коллоидов. In addition, the inventive method provides a reduction in the cost of reagents compared with existing methods due to the "revealed effect" of mutual coagulation of colloids.

Claims

A method of purifying water by coagulation with a mixture of aluminum sulfate with an iron salt, characterized in that iron (II) sulfate is used as the iron salt with a ratio of aluminum sulfate equal to (0.03 0.05) 1, and the water is pretreated with potassium permanganate in an amount necessary for the oxidation of iron (II) and the organic impurities contained in water.