RU2121979C1 - Method of treating natural waters - Google Patents
Method of treating natural waters Download PDFInfo
- Publication number
- RU2121979C1 RU2121979C1 RU97113580/25A RU97113580A RU2121979C1 RU 2121979 C1 RU2121979 C1 RU 2121979C1 RU 97113580/25 A RU97113580/25 A RU 97113580/25A RU 97113580 A RU97113580 A RU 97113580A RU 2121979 C1 RU2121979 C1 RU 2121979C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- electrocoagulation
- steel
- anodes
- aluminum
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области очистки природных, например артезианских, вод или вод из поверхностных источников от различных примесей, а также для обесцвечивания их с последующим использованием в качестве питьевой воды и может быть использовано также для очистки оборотных и сточных вод. The invention relates to the field of purification of natural, for example artesian, water or water from surface sources from various impurities, as well as for decolorizing them with subsequent use as drinking water, and can also be used for the treatment of recycled and waste water.
Известен способ электрохимической обработки минерализованной природной и сточной воды, включающий смешение исходной воды с реагентом, содержащим хлорид-ионы, с последующей подачей ее в межэлектродное пространство электролизера с нерастворимыми перфорированными анодами, на которые нанесены диафрагмы и через которые осуществляют подачу в межэлектродное пространство реагента - деионизированной воды (авт.св. СССР N 1498715, кл. C 02 F 1/461, 1989 - аналог). A known method of electrochemical treatment of mineralized natural and waste water, comprising mixing the source water with a reagent containing chloride ions, followed by feeding it into the interelectrode space of the electrolyzer with insoluble perforated anodes, on which the diaphragms are applied and through which the reagent is deionized is supplied into the interelectrode space water (ed. St. USSR N 1498715, class C 02 F 1/461, 1989 - analogue).
В ряде случаев непригодность природных вод в питьевых целях обусловлена их цветностью, связанной с присутствием в них гуматов. In some cases, the unsuitability of natural waters for drinking purposes is due to their color, associated with the presence of humates in them.
Для извлечения гуминовых кислот из природных гуматсодержащих соединений существует способ перевода гуминовых кислот в раствор с последующим осаждением, причем перевод кислот в раствор ведут в катодной камере электролизера, заполненного 0,1-0,5% раствором K2SO4. Процесс ведут при циркуляции растворов в анодной и катодной камерах дополнительного электролизера (а.с. N 1721025 кл. C 02 F 1/46, 1992 г.) - аналог.To extract humic acids from natural humate-containing compounds, there is a method of converting humic acids into a solution, followed by precipitation, moreover, the transfer of acids into a solution is carried out in the cathode chamber of an electrolyzer filled with 0.1-0.5% K 2 SO 4 solution. The process is carried out during the circulation of solutions in the anode and cathode chambers of the additional electrolyzer (a.s. N 1721025 class. C 02 F 1/46, 1992) - analogue.
Основной недостаток известных способов очистки и обесцвечивания природных вод состоит в использовании различных химических реагентов в значительном количестве, что экологически нецелессобразно в схемах водоподготовки питьевых вод, требует значительных затрат, связанных с получением и доставкой этих реагентов к месту их использования. Кроме того, цветность природных вод после их очистки с использованием химических реагентов не всегда достигает значения, отвечающего нормативам ГОСТа для питьевых вод. The main disadvantage of the known methods of purification and decolorization of natural waters is the use of various chemical reagents in significant quantities, which is environmentally unreasonable in drinking water treatment schemes, requires significant costs associated with the receipt and delivery of these reagents to their place of use. In addition, the color of natural waters after their purification using chemical reagents does not always reach a value that meets the GOST standards for drinking water.
К числу недостатков способов очистки вод с использованием хлорсодежращих реагентов (активный хлор и перхлораты, образующиеся в процессе электролиза вод в присутствии NaCl) следует отнести возможность образования токсичных хлорорганических соединений. The disadvantages of water purification methods using chlorine-containing reagents (active chlorine and perchlorates formed during the electrolysis of water in the presence of NaCl) include the possibility of the formation of toxic organochlorine compounds.
Способы очистки вод с химическими реагентами весьма чувствительны к колебаниям исходного состава вод, температуры и кислотно-основных свойств, в результате чего избыток непрореагировавшего химического реагента часто попадает в питьевую воду, направляемую потребителю. Water purification methods with chemical reagents are very sensitive to fluctuations in the initial water composition, temperature and acid-base properties, as a result of which an excess of unreacted chemical reagent often ends up in drinking water sent to the consumer.
В качестве прототипа заявленного способа выбран способ обесцвечивания природной воды электрохимическим методом (В.Д.Дмитриев, Е.Н.Анисимова и Н.С. Соловьева. Обесцвечивание природной воды электрохимическим методом. "Водоснабжение и санитарная техника". -М.: Стройиздат, 1971, N 5, с. 12-13). As a prototype of the claimed method, the method of decolouring natural water by the electrochemical method was selected (V.D. Dmitriev, E.N. Anisimova and N.S. Soloviev. Decolorization of natural water by the electrochemical method. "Water supply and sanitary equipment." -M.: Stroyizdat, 1971,
В прототипе обесцвечивание природных вод осуществляют методом электрокоагуляции в аппарате с использованием алюминиевых анодов. In the prototype, the bleaching of natural waters is carried out by electrocoagulation in an apparatus using aluminum anodes.
Однако применение прототипа к исследуемым северным водам Иреляхского водохранилища, расположенного в Якутии, не дало положительного результата: цветность конечного продукта превышала в 1,5-2 раза нормативное значение, предусмотренное ГОСТом для питьевых вод и равное 20 град. However, the application of the prototype to the studied northern waters of the Irelyakh reservoir located in Yakutia did not give a positive result: the color of the final product exceeded 1.5-2 times the standard value provided by GOST for drinking water and equal to 20 degrees.
Технический результат изобретения заключается в обесцвечивании и обеззараживании природной воды до нормативов ГОСТа по питьевой воде при снижении энергозатрат и исключении дорогостоящих химических реагентов и замене дефицитных алюминиевых анодов на аноды из стали Ст.3 или на комбинированные аноды из стали Ст.3 и алюминия. The technical result of the invention is to discolor and disinfect natural water to GOST standards for drinking water while reducing energy costs and eliminating expensive chemicals and replacing scarce aluminum anodes with anodes from steel St.3 or with combined anodes from steel St.3 and aluminum.
Сущность предлагаемого способа очистки природных вод состоит в том, что природную воду подвергают фильтрации для удаления механических примесей, электрокоагуляции в бездиафрагменном аппарате с растворимыми анодами из стали Ст.3 или комбинированными анодами из стали Ст.3 и алюминия при плотности тока от 2 до 60 А/м2, отделению осадка от осветленной воды отстаиванием и последующей подачей этого осадка в очищаемую воду перед стадией электрокоагуляции при соотношении объема осадка к воде от 1:50 до 1:500, контрольной фильтрации осветленной воды с отделением осадка и электрохимической обработке фильтрата в бездиарфгаменном электролизере с нерастворимыми анодами.The essence of the proposed method of purification of natural waters is that natural water is subjected to filtration to remove mechanical impurities, electrocoagulation in a diaphragmless apparatus with soluble anodes from steel St.3 or combined anodes from steel St.3 and aluminum at a current density of 2 to 60 A / m 2, separation of the sludge from the clarified water by sedimentation and subsequent feeding of the sludge in the water to be purified before step electrocoagulation with a ratio of volume of sludge to water of 1:50 to 1: 500, control filtration clarified water sludge separation and electrochemical treatment of leachate in bezdiarfgamennom electrolyzer with insoluble anodes.
Пример осуществления способа. An example implementation of the method.
Лабораторные и стендовые эксперименты, а также опытно-промышленная проверка эффективности способа очистки вод осуществлена на природной воде Иреляхского водохранилища, являющегося единственным источником питьевой воды для бытовых объектов г. Мирного. Laboratory and bench experiments, as well as a pilot industrial test of the effectiveness of the water purification method, were carried out on the natural water of the Irelyakh Reservoir, which is the only source of drinking water for household objects in the city of Mirny.
Вода этого бассейна характеризуется низким солесодержанием, малой мутностью и высокой цветностью, сезонно изменяющимися в широких пределах, что обусловливает сложность ее очистки обычными химическими методами. The water in this basin is characterized by low salinity, low turbidity and high color, seasonally varying over a wide range, which makes it difficult to clean it by conventional chemical methods.
Цветность данных природных вод обусловлена присутствием в них гумусовых веществ и их соединений с различными металлами, вымытыми из горных пород. The color of these natural waters is due to the presence in them of humic substances and their compounds with various metals washed from rocks.
Комплексы гумусовых веществ с металлами, образующиеся при прохождении воды через различные породы, очень устойчивы и практически не выводятся из иреляхской воды используемыми химическими методами очистки. Complexes of humic substances with metals formed during the passage of water through various rocks are very stable and practically are not removed from Irelyakh water using chemical cleaning methods.
Очищаемую воду предварительно фильтруют для удаления механических примесей, а затем проводят электрокоагуляцию в бездиафрагменном аппарате с растворимыми анодами с расстоянием между ними 4-8 мм. Катоды были выполнены из нержавеющей стали, а аноды - из стали Ст.3, а также комбинированные аноды из стали Ст. 3 и алюминия; после электрокоагуляции отделяют осадок от осветленной воды путем отстаивания, при этом полученный осадок подают на смешение с водой, направляемой на электрокоагуляцию, в соотношении объемов осадок:очищаемая вода от 1:50 до 1:500, а осветленную воду фильтруют и полученный фильтрат обеззараживают путем обработки в бездиафрагменном электролизере с нерастворимыми электродами. The purified water is pre-filtered to remove mechanical impurities, and then electrocoagulation is carried out in a diaphragmless apparatus with soluble anodes with a distance between them of 4-8 mm. The cathodes were made of stainless steel, and the anodes were made of steel Art. 3, as well as the combined anodes were made of steel Art. 3 and aluminum; after electrocoagulation, the precipitate is separated from clarified water by settling, while the resulting precipitate is mixed with water directed to electrocoagulation in the ratio of sediment volumes: purified water from 1:50 to 1: 500, and the clarified water is filtered and the filtrate is disinfected by treatment in a diaphragmless electrolyzer with insoluble electrodes.
Экспериментально установлено, что в процессе электрокоагуляции исследуемой природной воды оптимальны аноды, выполненные из стали Ст.3 и алюминия, что подтверждено данными табл. 1 (оп. 4). It was experimentally established that in the process of electrocoagulation of the investigated natural water, anodes made of steel St.3 and aluminum are optimal, which is confirmed by the data in Table. 1 (op. 4).
Из табл. 1 видно, что использование анодов из стали Ст.3 и алюминия в процессе электрокоагуляции позволяет получить максимальное снижение цветности иреляхской воды до 8 град. при меньшей плотности тока - 30 А/м2 (оп. 4).From the table. 1 it can be seen that the use of anodes made of steel St.3 and aluminum in the process of electrocoagulation allows you to get the maximum color reduction of Irelyakh water to 8 degrees. at a lower current density - 30 A / m 2 (op. 4).
Из-за дефицита и достаточно высокой стоимости алюминия растворимые аноды предлагается выполнить из стали Ст.3 и для интенсификации процесса электрокоагуляции подавать полученный в процессе электрокоагуляции осадок в очищаемую воду перед электрокоагуляцией при соотношении объема электрокоагулянта к воде от 1:50 до 1:500. Due to the shortage and rather high cost of aluminum, soluble anodes are proposed to be made of steel St.3 and, to intensify the electrocoagulation process, apply the precipitate obtained during electrocoagulation to the purified water before electrocoagulation with a ratio of the volume of electrocoagulant to water from 1:50 to 1: 500.
Полученный осадок после электрокоагуляции и отстаивания обработанной воды без сушки содержит твердую фазу в количестве около 10-15%. The resulting precipitate after electrocoagulation and sedimentation of treated water without drying contains a solid phase in an amount of about 10-15%.
Выделенный осадок после хранения в течение одних, семи, десяти и пятнадцати суток подавали в очищаемую воду перед электрокоагуляцией. В результате установлено, что эффективность осадка снижается незначительно при хранении его до 10 суток, после чего резко падает (см. чертеж). The isolated precipitate after storage for one, seven, ten and fifteen days was fed into the purified water before electrocoagulation. As a result, it was found that the effectiveness of the precipitate decreases slightly when stored for up to 10 days, after which it drops sharply (see drawing).
Оптимальное соотношение объема осадка к объему очищаемой воды зависит от колебаний состава последней и, в основном, от количества и состава присутствующих в ней органических компонентов и их комплексов с различными металлами. The optimal ratio of sediment volume to the volume of purified water depends on fluctuations in the composition of the latter and, mainly, on the amount and composition of the organic components present in it and their complexes with various metals.
Для эффективного обесцвечивания природной воды Иреляхского водохранилища методом электрохимической коагуляции в аппарате с растворимыми анодами из стали Ст. 3 необходима подача осадка к очищаемой воде при объемном соотношении от 1:50 до 1:500. To effectively bleach the natural water of the Irelyakh reservoir by electrochemical coagulation in a device with
Из табл. 2 видно, что при поддержании в процессе электрокоагуляции объемного соотношения осадка и очищаемой воды в пределах от 1:50 до 1:500 полученный целевой продукт после осветления обработанной воды в течение 30 мин и 12 часов характеризовался цветностью от 10,5 до 19,0 град. и от 5,4 до 15,9 град. , соответственно (оп. 3-7). Изменение этих показателей при одинаковой плотности тока, равной 30 А/м2, достигалось изменением удельного расхода электроэнергии от 23,5 до 0,8 кВт•ч/м3. В ходе стендовых испытаний установлено, что при объемном соотношении электрокоагулянта и очищаемой воды, равном 1: 10, скорость осаждения коагулянта с "цветной" органикой довольно велика: при 30-минутном отстаивании и фильтрации осветленного продукта цветность фильтрата составила 5,4 град., изменяясь впоследствии незначительно. Однако в данном случае затруднительно получение необходимого количества осадка и требует повышенного расхода электроэнергии (оп. 2).From the table. 2 shows that while maintaining the volume ratio of sediment and purified water in the range of 1:50 to 1: 500 during electrocoagulation, the obtained target product after clarification of the treated water for 30 minutes and 12 hours was characterized by a color range of 10.5 to 19.0 degrees . and from 5.4 to 15.9 degrees. , respectively (op. 3-7). The change in these indicators at the same current density equal to 30 A / m 2 was achieved by changing the specific energy consumption from 23.5 to 0.8 kW • h / m 3 . During bench tests, it was found that with a volume ratio of electrocoagulant and purified water equal to 1: 10, the deposition rate of coagulant with “colored” organics is quite high: with 30 minutes of settling and filtration of the clarified product, the color of the filtrate was 5.4 deg., Varying subsequently slightly. However, in this case, it is difficult to obtain the required amount of sediment and requires increased energy consumption (op. 2).
Изменение соотношения объемов осадка и очищаемой воды до 1:600 нежелательно, т.к. при 30-минутном отстаивании осветленный продукт после фильтрации по цветности практически не отличался от исходной воды, а после 12-часового отстаивания цветность была равна 25 град., что выше предусмотренного нормами ГОСТа (табл. 2, оп. 8). Changing the ratio of the volume of sludge and treated water to 1: 600 is undesirable, because after 30 minutes of settling, the clarified product after filtration did not differ in color from the source water, and after 12 hours of settling, the color was 25 degrees, which is higher than that stipulated by the GOST standards (table 2, op. 8).
В табл. 3 представлены результаты по обесцвечиванию воды Иреляхского водохранилища после ее электрокоагуляции при изменении плотности тока от 1 до 80 А/м2 и различном объемом соотношении осадка и очищаемой воды. Из приведенных в табл. 3 данных видно, что оптимальный диапазон значений плотности тока в процессе электрокоагуляции, обеспечивающий получение продукта с цветностью 20 град. и менее, составляет 2-60 А/м2. Необходимо отметить, что при соотношении осадка к очищаемой воде 1:100 (оп. 1-7) цветность, равная 18,5 град. , может быть получена после электрокоагуляции исходной воды при плотности тока 2 А/м2 после отстаивания в течение 12 часов (оп. 3). При соотношении осадка к очищаемой воде 1:350 (оп. 8-14) минимальная плотность тока в процессе электрокоагуляции очищаемой воды, обеспечивающая получение продукта с цветностью менее 20 град., должна быть увеличена до 20-30 А/м2 (оп. 11).In the table. Figure 3 presents the results of decolorizing the water of the Irelyakh reservoir after its electrocoagulation with a change in current density from 1 to 80 A / m 2 and a different volume ratio of sediment and treated water. From the above table. 3 data shows that the optimal range of values of current density in the process of electrocoagulation, providing a product with a color of 20 degrees. and less, is 2-60 A / m 2 . It should be noted that when the ratio of sludge to purified water is 1: 100 (op. 1-7), the color is 18.5 degrees. can be obtained after electrocoagulation of the source water at a current density of 2 A / m 2 after settling for 12 hours (op. 3). When the ratio of sludge to purified water is 1: 350 (op. 8-14), the minimum current density in the process of electrocoagulation of purified water, providing a product with a color of less than 20 degrees, should be increased to 20-30 A / m 2 (op. 11 )
То есть для получения одной и той же цветности (20 град.) с увеличением объема очищаемой воды при одном и том же количестве осадка в процессе электрокоагуляции минимальная и достаточная плотность тока должна быть увеличена. That is, to obtain the same color (20 degrees) with an increase in the volume of purified water with the same amount of sediment during electrocoagulation, the minimum and sufficient current density should be increased.
Увеличение плотности тока в процессе электрокоагуляции более 60 А/м2 нецелесообразно вследствие получения конечного продукта, по цветности близкого продукту, полученному при 60 А/м2 (6 и 13).An increase in the current density in the process of electrocoagulation of more than 60 A / m 2 is impractical due to the receipt of the final product similar in color to the product obtained at 60 A / m 2 (6 and 13).
В табл. 4 приведены результаты очистки воды Иреляхского водохранилища в условиях прототипа (оп. 1) и заявленного способа (оп. 2). In the table. 4 shows the results of water treatment of the Irelyakh reservoir under the conditions of the prototype (op. 1) and the claimed method (op. 2).
Из табл. 4 видно, то осуществление очистки исследуемой воды Иреляхского водохранилища в условиях заявленного способа эффективнее, чем в условиях прототипа, цветность конечного продукта ниже в 1,6 - 2,4 раза, а расход электроэнергии меньше в 2,4 раза; операция обеззараживания проводится без использования хлорагентов, образующих токсичные соединения с присутствующими в исходной воде органическими веществами. From the table. 4 shows that the purification of the studied water of the Irelyakh reservoir under the conditions of the claimed method is more effective than under the conditions of the prototype, the color of the final product is 1.6 to 2.4 times lower, and the energy consumption is 2.4 times lower; the disinfection operation is carried out without the use of chlorinating agents that form toxic compounds with organic substances present in the source water.
При очистке воды в условиях заявленного способа его эффективность значительно выше, чем в режиме прототипа: показатели относительной цветности - D/D0 в заявляемом способе в 1,6 и 2,4 меньше, чем для прототипа.When cleaning water in the conditions of the claimed method, its effectiveness is significantly higher than in the prototype mode: the relative color indicators - D / D 0 in the present method are 1.6 and 2.4 less than for the prototype.
По заключению центра санэпиднадзора г. Мирного после очистки иреляхской воды в конечном продукте колииндекс был менее 3 и роста общего микробного числа (ОМЧ) не наблюдалось. According to the conclusion of the Mirny Sanitary and Epidemiological Surveillance Center, after purification of Irelyakh water, the coli index was less than 3 in the final product and no increase in the total microbial number (TBC) was observed.
В целом, при осуществлении очистки иреляхской воды по заявленному способу в сравнении с прототипом себестоимость 1 м3 очищенной воды снижается в 1,5 - 2 раза.In General, when purifying Irelyakh water according to the claimed method in comparison with the prototype, the cost of 1 m 3 of purified water is reduced by 1.5 - 2 times.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97113580/25A RU2121979C1 (en) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | Method of treating natural waters |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97113580/25A RU2121979C1 (en) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | Method of treating natural waters |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2121979C1 true RU2121979C1 (en) | 1998-11-20 |
| RU97113580A RU97113580A (en) | 1999-02-20 |
Family
ID=20196135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97113580/25A RU2121979C1 (en) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | Method of treating natural waters |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2121979C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2400099A (en) * | 2003-01-23 | 2004-10-06 | Noel Percival Parkinson | Ioniser |
| CN115196814A (en) * | 2022-05-23 | 2022-10-18 | 陕西化工研究院有限公司 | Treatment method of landfill leachate |
-
1997
- 1997-08-06 RU RU97113580/25A patent/RU2121979C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Дмитриев В.Д. и др. Обесцвечивание природной воды электрохимическим методом. - Водоснабжение и санитарная техника, - М.: Стройиздат, 1971, N 5, с. 12-13. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2400099A (en) * | 2003-01-23 | 2004-10-06 | Noel Percival Parkinson | Ioniser |
| CN115196814A (en) * | 2022-05-23 | 2022-10-18 | 陕西化工研究院有限公司 | Treatment method of landfill leachate |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Särkkä et al. | Natural organic matter (NOM) removal by electrochemical methods—A review | |
| Emamjomeh et al. | Review of pollutants removed by electrocoagulation and electrocoagulation/flotation processes | |
| Koparal et al. | Effect of initial pH on the removal of humic substances from wastewater by electrocoagulation | |
| Tan et al. | Removal of dyes and industrial dye wastes by magnesium chloride | |
| Kobya et al. | Treatment of potato chips manufacturing wastewater by electrocoagulation | |
| RU2064440C1 (en) | Method of treating water | |
| Shokri | Application of electrocoagulation process for the removal of acid orange 5 in synthetic wastewater | |
| Jotin et al. | Electro coagulation for removal of chemical oxygen demand in sanitary landfill leachate | |
| CN1233231A (en) | Method to reduce or prevent scaling | |
| CN108275849A (en) | A kind of nanofiltration water outlet integrated conduct method | |
| RAHMANI | Removal of water turbidity by the electrocoagulation method | |
| Mountassir et al. | Potential use of clay in electrocoagulation process of textile wastewater: Treatment performance and flocs characterization | |
| JP5498477B2 (en) | Active metal salt flocculant and method for producing the same | |
| Aouni et al. | Feasibility evaluation of combined electrocoagulation/adsorption process by optimizing operating parameters removal for textile wastewater treatment | |
| Gilpavas et al. | The removal of the trivalent chromium from the leather tannery wastewater: the optimisation of the electro-coagulation process parameters | |
| CN107827293B (en) | A kind for the treatment of process for the highly salt containing organic waste water that marine products processing process generates | |
| RU2121979C1 (en) | Method of treating natural waters | |
| JPH06509989A (en) | How to reduce phosphorus content in wastewater | |
| RU2207987C2 (en) | Method for purifying drain water of solid domestic waste polygons | |
| JPH08281271A (en) | Treating device of waste dyeing water and treatment of the same | |
| US20210292195A1 (en) | Anolyte as an additive for wastewater treatment | |
| KR100652486B1 (en) | Method for treating industrial wastewater and thereof apparatus | |
| Robinson | Electroflocculation in the treatment of polluted water | |
| RU2775602C9 (en) | Anolyte as an additive for purifying waste water | |
| RU2122982C1 (en) | Drinking water production process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050807 |