RU2149835C1 - Method of treating drinking water - Google Patents
Method of treating drinking water Download PDFInfo
- Publication number
- RU2149835C1 RU2149835C1 RU99112223A RU99112223A RU2149835C1 RU 2149835 C1 RU2149835 C1 RU 2149835C1 RU 99112223 A RU99112223 A RU 99112223A RU 99112223 A RU99112223 A RU 99112223A RU 2149835 C1 RU2149835 C1 RU 2149835C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- water
- additional
- cathode chamber
- chamber
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области прикладной электрохимии, в частности к методам очистки и обеззараживания питьевой воды, и может быть использовано во всех областях деятельности человека, в которых требуется применение и использование питьевой воды. The invention relates to the field of applied electrochemistry, in particular to methods of purification and disinfection of drinking water, and can be used in all areas of human activity, which require the use and use of drinking water.
Предшествующий уровень техники
В результате техногенной деятельности человека пресная вода многих поверхностных и подземных источников оказалась загрязненной вредными примесями. Кроме того, в воде увеличилось содержание ионов металлов, оказывающих токсическое действие на организм человека при любых, даже самых малых концентрациях, например Hg2+, Pb2+, Cd2+, а также возросли до вредных концентраций ионов, полезных только в микроколичествах, таких как Fe3+, Fe2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+ и др.State of the art
As a result of man-made human activity, the fresh water of many surface and underground sources turned out to be contaminated with harmful impurities. In addition, the water increased the content of metal ions that have a toxic effect on the human body at any, even the smallest concentrations, for example, Hg 2+ , Pb 2+ , Cd 2+ , and also increased to harmful concentrations of ions that are useful only in trace amounts, such as Fe 3+ , Fe 2+ , Cu 2+ , Zn 2+ , Ni 2+ , etc.
В этих условиях в процессах очистки питьевой воды одно из важнейших мест занимают стадии обработки, позволяющие перевести растворенные в воде примеси в нерастворимую форму с последующим удалением этих примесей. При этом необходимо создать условия, при которых возможна сорбция на частицах нерастворимых примесей других растворенных соединений и их совместное удаление. Under these conditions, one of the most important places in the processes of drinking water purification is the processing stage, which allows converting the impurities dissolved in water into an insoluble form with the subsequent removal of these impurities. In this case, it is necessary to create conditions under which sorption of insoluble impurities of other dissolved compounds on particles and their joint removal is possible.
На практике для очистки воды и регулирования ее состава используются фильтрационные и сорбционные методы очистки [1]. In practice, filtration and sorption purification methods are used for water purification and regulation of its composition [1].
Однако с помощью фильтрационных или сорбирующих устройств невозможно задержать все вредные вещества и сохранить полезные. Кроме того, концентрирование содержащихся в воде полезных или вредных веществ на поверхности фильтрующих мембран, в порах сорбента или на поверхности ионообменных материалов всегда приводит в первую очередь к задерживанию микроорганизмов, к ускоренному их размножению и усиленному выделению микробных токсинов в воду при одновременном резком снижении фильтрующей, сорбирующей или ионообменной способности активных элементов водоочистительного устройства. However, with the help of filtration or sorbing devices it is impossible to retain all the harmful substances and keep the beneficial ones. In addition, the concentration of beneficial or harmful substances contained in water on the surface of filtering membranes, in the pores of the sorbent or on the surface of ion-exchange materials always always leads to the retention of microorganisms, their accelerated reproduction and enhanced release of microbial toxins into the water, while the filtering sorbing or ion-exchange ability of the active elements of a water purification device.
Методы очистки воды, основанные на вводе химических реагентов с целью перевода растворенных примесей в нерастворимое состояние [2], сопряжены с большим расходом реагентов, необходимостью строго соблюдать правила техники безопасности, тщательно доочищать воду, так как многие реагенты оказывают вредное влияние на организм человека. Water purification methods based on the introduction of chemical reagents in order to transfer dissolved impurities to an insoluble state [2] are associated with a high consumption of reagents, the need to strictly observe safety rules, and thoroughly clean the water, since many reagents have a harmful effect on the human body.
В настоящее время в области водоподготовки, широко применяются методы обработки воды, включающие стадии электрохимической обработки в электролизерах как с разделенным, так и с неразделенным межэлектродным пространством, позволяющие упростить процесс обработки, сократить число реагентов. Currently, in the field of water treatment, water treatment methods are widely used, including the stages of electrochemical treatment in electrolyzers with both divided and non-separated interelectrode spaces, which simplify the processing process and reduce the number of reagents.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является способ, реализуемый в устройстве для электрохимической обработки воды и/или водных растворов и включающий обработку исходной воды в катодной камере диафрагменного электрохимического реактора с последующим отделением взвешенных примесей во флотационном реакторе, работающем под давлением и выполненном в виде герметичной цилиндрической емкости с тангенциальным вводом [3]. Обработка осуществляется при однократном протоке обрабатываемой воды снизу вверх через катодную камеру. При этом через анодную камеру также снизу вверх подается очищенная вода из флотационного реактора, а слив из него выводится в дренаж. The closest in technical essence and the achieved result is a method implemented in a device for the electrochemical treatment of water and / or aqueous solutions and comprising treating the source water in the cathode chamber of a diaphragm electrochemical reactor with subsequent separation of suspended impurities in a flotation reactor operating under pressure and made in the form sealed cylindrical container with tangential entry [3]. Processing is carried out with a single flow of treated water from the bottom up through the cathode chamber. At the same time, purified water from the flotation reactor is also supplied through the anode chamber from the bottom up, and the discharge from it is discharged into the drainage.
Недостатком известного решения является невозможность отделения взвешенных веществ только за счет электролизных газов, что требует подачи в обрабатываемую среду дополнительного количества воздуха и приводит к усложнению процесса. Кроме того, в известном решении образуется значительное количество стоков, выводимых в дренаж. Также недостатком известного решения является то, что из двух возможных факторов повышения биологической ценности воды - увеличение активности электронов и разрывы водородных связей в кластерах, - используется только второй, в то время как активность электронов в исходной и очищенной воде остается почти без изменения. A disadvantage of the known solution is the impossibility of separating suspended solids only due to electrolysis gases, which requires the supply of additional air to the medium to be treated and complicates the process. In addition, in the known solution, a significant amount of effluent is discharged into the drainage. Another drawback of the known solution is that of the two possible factors for increasing the biological value of water — an increase in the activity of electrons and breaking of hydrogen bonds in clusters — only the second is used, while the activity of electrons in the source and purified water remains almost unchanged.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом использования настоящего изобретения является повышение степени очистки воды, упрощение процесса отделения взвешенных примесей за счет исключения дополнительной подачи воздуха, а также расширение функциональных возможностей технического решения за счет обеспечения возможности очистки и обработки вод широкого состава с одновременным повышением биологической ценности получаемой в результате процесса очистки питьевой воды.Disclosure of Invention
The technical result of using the present invention is to increase the degree of water purification, simplifying the process of separating suspended impurities by eliminating additional air supply, as well as expanding the functionality of the technical solution by providing the possibility of purification and treatment of wide water with a simultaneous increase in the biological value of the resulting purification process drinking water.
Указанный результат достигается тем, что в способе очистки питьевой воды проводят обработку в катодной камере основного диафрагменного электрохимического реактора с последующим отделением взвешенных примесей в герметичном цилиндрическом флотационном реакторе, работающем под давлением, при этом обработку в катодной камере основного электрохимического реактора ведут при расходе электричества от 30 до 300 Кл/л до достижения значения окислительно-восстановительного потенциала воды на выходе из катодной камеры не менее минус 400 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения, и после отделения взвешенных примесей во флотационном реакторе воду пропускают через электрокинетический реактор, заполненный зернами кристаллического электрохимически активного в восстановительной среде инертного материала, например кварца, причем обработку в катодной камере ведут с использованием диафрагмы из керамики на основе диоксида циркония, а перед подачей в катодную камеру основного реактора воду подвергают предварительной очистке. The specified result is achieved by the fact that in the method of purification of drinking water, the main diaphragm electrochemical reactor is treated in the cathode chamber, followed by separation of suspended impurities in a pressurized cylindrical flotation reactor, while the cathode chamber of the main electrochemical reactor is processed at an electricity consumption of 30 up to 300 C / l until the value of the redox potential of the water at the exit from the cathode chamber reaches at least minus 400 mV silver chloride reference electrode, and after separation of suspended impurities in a flotation reactor, water is passed through an electrokinetic reactor filled with grains of a crystalline inert material, for example quartz, which is electrochemically active in a reducing medium, and processing in a cathode chamber is carried out using a zirconia-based ceramic diaphragm, and Before being fed into the cathode chamber of the main reactor, the water is subjected to preliminary purification.
При электрохимической обработке воды в катодной камере основным процессом является восстановление содержащихся в воде веществ, что приводит к образованию нерастворимых гидроксидов тяжелых металлов. Также в катодной камере происходит прямое электролитическое восстановление (на поверхности электрода), а также электрокаталитическое восстановление (в объеме воды с участием катализаторов-переносчиков и гидратированных электронов) многозарядных катионов тяжелых металлов. Ионы тяжелых металлов в форме нерастворимых гидроксидов удаляются из воды флотацией. In the electrochemical treatment of water in a cathode chamber, the main process is the reduction of substances contained in water, which leads to the formation of insoluble hydroxides of heavy metals. Also, direct electrolytic reduction (on the electrode surface) and electrocatalytic reduction (in the volume of water with the participation of carrier catalysts and hydrated electrons) of multiply charged heavy metal cations occur in the cathode chamber. Heavy metal ions in the form of insoluble hydroxides are removed from the water by flotation.
Обработку целесообразно осуществлять с использованием диафрагмы из керамики на основе оксида циркония, что позволяет эффективно регулировать электромиграционный перенос ионов через диафрагму электрохимического реактора и удалять из воды избыточное количество ионов, в том числе ионов тяжелых металлов, нитратов, нитритов. Регулирование скорости и селективности электромиграционного переноса достигается изменением плотности электрического тока и перепадом давления на диафрагме. Материал диафрагмы позволяет сохранять стабильность физико-химических и фильтрационных ее характеристик. It is advisable to carry out the treatment using a diaphragm made of zirconia-based ceramic, which allows one to effectively regulate the electromigration of ions through the diaphragm of an electrochemical reactor and remove excess ions, including ions of heavy metals, nitrates, nitrites, from water. The regulation of the speed and selectivity of electromigration transfer is achieved by changing the density of the electric current and the pressure drop across the diaphragm. The material of the diaphragm allows you to maintain the stability of its physico-chemical and filtration characteristics.
Количество электричества при обработке определяется исходя из состава воды, однако следует сказать, что при расходе менее 30 Кл/л не происходит заметный перевод металлов из окисленного в восстановленное состояние, а при расходе более 300 Кл/л имеет место перерасход энергии. The amount of electricity during processing is determined based on the composition of the water, however, it should be said that at a flow rate of less than 30 C / l, there is no noticeable transfer of metals from the oxidized to reduced state, and at a flow rate of more than 300 C / l, energy is consumed.
Флотационная очистка воды протекает во флотационном реакторе, в который под давлением поступает вода после катодной обработки в электрохимическом реакторе, насыщенная электрически активными микропузырьками водорода. Удаление всех микропузырьков газа в обычном флотационном реакторе требует большого времени вследствие низкой скорости их всплывания. Применение цилиндрических герметичных флотаторов с тангенциальным вводом жидкости позволяет отделить до 90% всех флотируемых частиц при сокращении времени процесса. Flotation water purification takes place in a flotation reactor, into which water is supplied under pressure after cathodic treatment in an electrochemical reactor, saturated with electrically active hydrogen microbubbles. Removing all microbubbles of gas in a conventional flotation reactor requires a lot of time due to their low floating rate. The use of cylindrical sealed flotators with tangential fluid injection allows you to separate up to 90% of all floated particles while reducing process time.
Окончательная очистка воды от гидроксидов тяжелых металлов, в том числе, железа и других коллоидных взвесей осуществляется в электрокинетическом реакторе, заполненном зернами минеральных кристаллов, в частности зернами кварца. В этом реакторе на поверхности кристаллов за счет упорядоченной структуры образуются диффузионные слои, в которых за счет электростатических сил удерживаются заряженные частицы, находящиеся в воде. Соотношение разнополярно заряженных частиц в воде регулируется во время обработки в катодной камере реактора за счет поддержания окислительно-восстановительного потенциала обработанной воды. При поддержании значения окислительно-восстановительного потенциала обработанной воды не менее минус 400 мВ соотношения эти таковы, что создаются условия для электростатического удерживания коллоидных частиц в зоне диффузионных слоев у поверхности минеральных кристаллов. Вода с таким окислительно-восстановительным потенциалом свободно протекает сквозь загрузку реактора, оставляя в диффузионных слоях активной массы реактора коллоидные частицы и другие коллоидные взвеси. При пропускании через электрокинетический реактор воды с окислительно-восстановительным потенциалом с более положительным значением, чем минус 400 мВ, не обеспечивается необходимая степень очистки, так как невозможно формирование необходимых по толщине диффузионных слоев. Регенерация активной массы реактора осуществляется промывкой слабым раствором соляной кислоты с pH = 1 - 2. The final purification of water from heavy metal hydroxides, including iron and other colloidal suspensions, is carried out in an electrokinetic reactor filled with grains of mineral crystals, in particular grains of quartz. In this reactor, on the crystal surface, due to the ordered structure, diffusion layers are formed in which charged particles in water are held due to electrostatic forces. The ratio of differently charged particles in water is regulated during processing in the cathode chamber of the reactor by maintaining the redox potential of the treated water. While maintaining the value of the redox potential of the treated water at least minus 400 mV, these ratios are such that conditions are created for the electrostatic retention of colloidal particles in the zone of diffusion layers near the surface of mineral crystals. Water with such a redox potential flows freely through the reactor loading, leaving colloidal particles and other colloidal suspensions in the diffusion layers of the reactor active mass. When water with an oxidation-reduction potential with a more positive value than minus 400 mV is passed through an electrokinetic reactor, the necessary degree of purification is not provided, since it is impossible to form the diffusion layers necessary for the thickness. The active mass of the reactor is regenerated by washing with a weak hydrochloric acid solution with pH = 1 - 2.
Объем кристаллической загрузки электрокинетического реактора составляет 20 - 500 объемов катодной камеры основного электрохимического реактора, и в процессе обработки используют частицы гранулированного кварца размером 0,9 - 2,5 мм. При использовании реактора с объемом, меньшим чем 20 объемов катодной камеры, значительно увеличивается скорость воды, что приводит к разрушению диффузионных слоев. При увеличении объема реактора свыше 500 объемов катодной камеры, увеличивается инерционность процесса. При использовании частиц гранулированного кварца с размером менее 0,9 мм повышается гидравлическое сопротивление системы, а при использовании частиц с размером больше 2,5 мм, сокращается активная поверхность кристаллов и снижается степень очистки. The volume of the crystalline charge of the electrokinetic reactor is 20-500 volumes of the cathode chamber of the main electrochemical reactor, and granular quartz particles of size 0.9-2.5 mm are used in the processing. When using a reactor with a volume less than 20 volumes of the cathode chamber, the water velocity increases significantly, which leads to the destruction of the diffusion layers. With an increase in reactor volume over 500 volumes of the cathode chamber, the inertia of the process increases. When using particles of granular quartz with a size of less than 0.9 mm, the hydraulic resistance of the system increases, and when using particles with a size of more than 2.5 mm, the active surface of the crystals is reduced and the degree of purification is reduced.
Обработку в катодной камере основного электрохимического реактора целесообразно вести с использованием титанового катода с электрокаталитическим покрытием, содержащим платину, что позволяет за счет увеличения выхода гидратированных электронов и продуктов их взаимодействия с водой в продуктах электрохимических реакций обеспечить максимальную толщину гидравлических диффузионных слоев на кристаллах кварца и повысить степень очистки. It is advisable to treat the main electrochemical reactor in the cathode chamber using a titanium cathode with an electrocatalytic coating containing platinum, which allows increasing the thickness of hydraulic diffusion layers on quartz crystals by increasing the yield of hydrated electrons and the products of their interaction with water in electrochemical reaction products and increasing the degree cleaning up.
Использование такой последовательности обработки позволяет при сравнительно небольшом расходе энергии перевести растворенные в воде металлы в нерастворимую форму и эффективно отделить их от воды. Степень очистки от ионов тяжелых металлов достигает 99%. The use of such a processing sequence allows for a relatively small energy consumption to convert the metals dissolved in water into an insoluble form and to effectively separate them from water. The degree of purification from heavy metal ions reaches 99%.
В зависимости от условий решаемой задачи, от исходного состава обрабатываемой воды могут использоваться различные схемы предварительной обработки до подачи воды в катодную камеру. Depending on the conditions of the problem being solved, from the initial composition of the treated water, various pretreatment schemes can be used before the water is supplied to the cathode chamber.
Так, например, предварительная обработка может быть осуществлена путем пропускания обрабатываемой воды через анодную камеру основного электрохимического реактора при расходе электричества 20 - 200 Кл/л. Такую схему обработки целесообразно применять при повышенном содержании в очищаемой воде органических примесей (фенолов, гербицидов, пестицидов, нефтепродуктов) и микроорганизмов. So, for example, pre-treatment can be carried out by passing the treated water through the anode chamber of the main electrochemical reactor with an electricity consumption of 20 - 200 C / l. It is advisable to apply such a treatment scheme when the content of organic impurities (phenols, herbicides, pesticides, oil products) and microorganisms in the purified water is high.
Предварительная обработка также может быть осуществлена путем пропускания обрабатываемой воды через анодную камеру дополнительного электрохимического реактора при давлении на 0,3 - 0,6 кгс/см2 больше, чем в катодной камере дополнительного реактора с последующей подачей воды в промежуточную (экспозиционную) емкость и в каталитический реактор, при этом в анодную камеру основного реактора и в катодную камеру дополнительного реактора в циркуляционном режиме подают вспомогательный электролит. В качестве вспомогательного электролита целесообразно использовать дренажный слив из флотационного реактора. Такую схему обработки целесообразно использовать при необходимости существенного снижения расхода электроэнергии за счет уменьшения напряжения на электрохимическом реакторе.Pretreatment can also be carried out by passing the treated water through the anode chamber of the additional electrochemical reactor at a pressure of 0.3 - 0.6 kgf / cm 2 more than in the cathode chamber of the additional reactor with subsequent supply of water to the intermediate (exposure) tank and a catalytic reactor, while in the anode chamber of the main reactor and in the cathode chamber of the additional reactor in the circulating mode serves auxiliary electrolyte. It is advisable to use drainage from a flotation reactor as an auxiliary electrolyte. It is advisable to use such a processing scheme if it is necessary to significantly reduce the energy consumption by reducing the voltage at the electrochemical reactor.
В случае, если очищаемая вода содержит значительное количество ионов тяжелых металлов на фоне повышенного количества карбонатов и сульфатов щелочных металлов, предварительная обработка может быть осуществлена путем последовательного пропускания обрабатываемой воды через анодную камеру первого дополнительного реактора, промежуточную (экспозиционную) емкость и катодную камеру второго дополнительного реактора при расходе электричества от 30 до 100 Кл/л. После обработки в катодной камере основного реактора и в электрокинетическом реакторе обрабатываемую воду подвергают дополнительной обработке. Воду из электрокинетического реактора подают в анодную камеру третьего дополнительного реактора и катодную камеру четвертого дополнительного реактора, причем перед катодной камерой четвертого дополнительного реактора воду пропускают через вторую промежуточную (экспозиционную) емкость и каталитический реактор с катализатором, а обработку в катодной камере четвертого дополнительного реактора ведут до достижения значения окислительно-восстановительного потенциала обработанной воды от минус 100 мВ до величины минус 300 мВ относительно хлорсеребрянного электрода сравнения, при этом обработку в дополнительных электрохимических реакторах ведут с использованием диафрагм из керамики на основе диоксида циркония и при поддержании превышения давления в анодной камере первого и третьего дополнительных реакторов и в катодных камерах второго и четвертого дополнительных реакторов, по сравнению соответственно с давлением в катодных камерах первого и третьего дополнительных реакторов и в анодных камерах второго и четвертого дополнительных реакторов, причем в процессе обработки в анодную камеру основного реактора и в катодные камеры первого и третьего дополнительных реакторов и в анодные камеры второго и четвертого дополнительных реакторов, в циркуляционном режиме подают вспомогательный электролит, в качестве которого также целесообразно использовать верхний слив из флотационного реактора. If the treated water contains a significant amount of heavy metal ions against the background of an increased amount of alkali metal carbonates and sulfates, pretreatment can be carried out by sequentially passing the treated water through the anode chamber of the first additional reactor, an intermediate (exposure) tank and the cathode chamber of the second additional reactor at an electricity consumption of 30 to 100 C / l. After treatment in the cathode chamber of the main reactor and in the electrokinetic reactor, the treated water is subjected to additional processing. Water from the electrokinetic reactor is supplied to the anode chamber of the third additional reactor and the cathode chamber of the fourth additional reactor, and in front of the cathode chamber of the fourth additional reactor, water is passed through the second intermediate (exposure) tank and the catalytic reactor with the catalyst, and processing in the cathode chamber of the fourth additional reactor is carried out to achieve the value of the redox potential of the treated water from minus 100 mV to a value of minus 300 mV relative a silver chloride reference electrode, while processing in additional electrochemical reactors is carried out using diaphragms made of ceramic based on zirconia and while maintaining excess pressure in the anode chamber of the first and third additional reactors and in the cathode chambers of the second and fourth additional reactors, compared with respectively cathode chambers of the first and third additional reactors and in the anode chambers of the second and fourth additional reactors, and in the process heel to the anode compartment of the reactor core and in the cathode chambers of the first and third additional reactors and in the anode chambers of the second and fourth additional reactors, in the circulation mode, an auxiliary electrolyte is supplied, as it is also expedient to use overflow from the flotation reactor.
Краткое описание фигур чертежей
Способ реализуется с помощью установок, схемы которых представлены на фиг. 1-3. Установки различаются наличием разных стадий предварительной обработки воды, а также наличием дополнительных стадий, осуществляемых после выхода из электрокинетического реактора.Brief Description of the Drawings
The method is implemented using installations, the schemes of which are presented in FIG. 1-3. The plants are distinguished by the presence of different stages of pretreatment of water, as well as the presence of additional stages carried out after exiting the electrokinetic reactor.
На фиг. 1 представлена установка "Агат". In FIG. 1 shows the installation of "Agate".
На фиг. 2 представлена установка "Топаз". In FIG. 2 shows the installation of "Topaz".
На фиг. 3 представлена установка "Аметист". In FIG. 3 presents the installation "Amethyst".
Все установки для обработки питьевой воды (фиг. 1 - 3) содержат основной диафрагменный проточный электрохимический реактор 1, представляющий собой либо единичный диафрагменный проточный электрохимический модульный элемент, либо блок этих элементов, соединенных гидравлически параллельно. Катодная и анодная камеры реактора имеют входы в нижней части и выходы в верхней. Выход катодной камеры реактора соединен с флотационным реактором 2. Из верхней части флотационного реактора через гидравлическое сопротивление 3 выводится шлам, а из нижней части - очищенная вода, которая поступает в емкость электрокинетического реактора 4, заполненную зернами кристаллического материала, обладающего высокой электрохимической активностью в восстановительной среде, например кварца. All installations for the treatment of drinking water (Fig. 1-3) contain the main diaphragm flow-through
Обрабатываемая питьевая вода по линии 5 поступает на предварительную обработку, некоторые стадии которой могут быть одинаковыми для различных установок, а затем в катодную камеру реактора 1, флотационный реактор 2 и электрокинетический реактор 4. Processed drinking water through
В установке "Агат" (фиг. 1) линия подачи исходной воды 5 соединена со входом анодной камеры основного реактора 1. Выход анодной камеры реактора 1 соединен со входом катодной камеры этого же реактора и на соединительной линии последовательно установлены промежуточная емкость 6 и емкость с катализатором 7. Вывод обработанной воды 8 осуществляется из электрокинетического реактора 4, а верхний слив флотационного реактора 2 выводится в дренаж 9. In the installation "Agat" (Fig. 1), the feed
В установке "Топаз" (фиг. 2) линия подачи исходной воды 5 соединена со входом анодной камеры дополнительного электрохимического реактора 10. Выход анодной камеры реактора 10 соединен со входом катодной камеры основного реактора 1 и на соединительной линии последовательно установлены промежуточная емкость 6 и емкость с катализатором 7 (каталитический реактор). Вывод обработанной воды 8 также осуществляется из электрокинетического реактора 4, а верхний слив флотационного реактора 2 подается в циркуляционный контур, замыкающий катодную камеру дополнительного реактора 10 и анодную камеру основного реактора 1. Избыток раствора из циркуляционного контура выводится в дренаж 9. In the Topaz installation (Fig. 2), the source
В установке "Аметист" (фиг. 3) линия подачи исходной воды 5 через гидравлическое сопротивление 11 соединена со входом анодной камеры дополнительного электрохимического реактора 12. Выход анодной камеры реактора 12 соединен со входом катодной камеры еще одного дополнительного реактора 13, причем на линии соединения установлена промежуточная емкость 14, а выход катодной камеры реактора 13 соединен со входом катодной камеры основного реактора 1. In the installation "Amethyst" (Fig. 3), the feed
После обработки в основном реакторе 1, флотационном реакторе 2 и электрокинетическом реакторе 4 вода в установке "Аметист" подвергается дополнительной обработке, и вывод обработанной воды из электрокинетического реактора 4 соединен со входом анодной камеры еще одного дополнительного реактора 15. Выход анодной камеры реактора 15 соединен со входом катодной камеры дополнительного реактора 16 и на соединительной линии последовательно установлены промежуточная емкость 6 и емкость с катализатором 7 (каталитический реактор). Вывод очищенной воды 8 осуществляется из катодной камеры реактора 16 через регулятор давления 17. При этом установка содержит емкость 18, соединенную циркуляционными контурами с анодными камерами реакторов 1, 13 и 16, а также с катодными камерами реакторов 12 и 15. Нижняя часть емкости 18 соединена с верхним сливом флотационного реактора 2 через регулятор давления 3, а верхняя часть емкости 18 соединена с дренажной системой 9. After treatment in the
Установки работают следующим образом. Installations work as follows.
Вода, подлежащая обработке, по линии 5 поступает в установки, где в зависимости от выбранной схемы проходит предварительную обработку. После предварительной обработки вода поступает в катодную камеру основного диафрагменного электрохимического реактора 1. Основными процессами при катодной обработке воды являются электролитическое, а также гетерофазное и жидкофазное электрокаталитическое восстановление в катодной камере электрохимического реактора воды и содержащихся в ней веществ. При катодной обработке вода также насыщается высокоактивными восстановителями: OH-, H3O2 -, H2O2 -, HO2 -, O2, eaq. Это приводит к образованию нерастворимых гидроксидов тяжелых металлов (Men+ + nOH- ---> Me(OH)n). Кроме того, в катодной камере происходит прямое электролитическое восстановление (на поверхности электрода), а также электрокаталитическое восстановление (в объеме воды с участием катализаторов-переносчиков и гидратированных электронов) многозарядных катионов тяжелых металлов: Men+ + e ---> Meo. Указанные процессы снижают токсичность воды, обусловленную наличием ионов тяжелых металлов, в тысячи раз за счет перевода их в естественную устойчивую, биологически неактивную форму существования в природе. После обработки в катодной камере реактора 1 вода, имеющая окислительно-восстановительный потенциал не менее минус 400 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения и содержащая ионы тяжелых металлов в форме нерастворимых гидроксидов поступает во флотационный реактор 2. Эта вода насыщена электрически активными микропузырьками водорода. Размеры микропузырьков водорода находятся в пределах 0,2 - 10 мкм. Электрическая активность пузырьков водорода обусловлена тем, что на границе раздела фаз "газ-жидкость" сосредоточены электрохимически активные неустойчивые продукты катодных реакций, такие как H2O2 -, HO2 -, O2 -, eaq. На этой же границе концентрируются нерастворимые гидроксиды металлов и другие коллоидные частицы. Удаление всех микропузырьков газа требует большого времени вследствие низкой скорости их всплывания. Поэтому во флотационном реакторе 2 удается отделить до 90% всех флотируемых частиц.Water to be treated, through
Полная очистка воды от гидроксидов тяжелых металлов, в том числе, железа и других коллоидных взвесей осуществляется в электрокинетическом реакторе 4, где создаются условия для электростатического удерживания коллоидных частиц в зоне диффузионных слоев, образованных у электрохимически активных в восстановительной среде поверхностей минеральных кристаллов. Работа реактора 4 основана на использовании электрокинетических явлений. Благодаря толстым диффузным ионным слоям Гуи-Чэпмена, окружающим минеральные частицы активной массы реактора, вода с низким окислительно-восстановительным потенциалом свободно протекает сквозь его загрузку, оставляя в диффузионных слоях активной массы реактора 4 коллоидные частицы и другие коллоидные взвеси. Регенерация активной массы реактора 4 осуществляется промывкой слабым раствором соляной кислоты с pH = 1...2 в среднем после 30 часов работы. Complete water purification from hydroxides of heavy metals, including iron and other colloidal suspensions, is carried out in
После обработки в электрокинетическом реакторе 4 вода, в зависимости от исходного состава и предварительной обработки, может быть направлена потребителю или направлена на финишную обработку. After processing in the
Варианты конкретного осуществления
Изобретение иллюстрируется следующими примерами, которые однако не исчерпывают всех возможных вариантов осуществления способа.Options for specific implementation
The invention is illustrated by the following examples, which, however, do not exhaust all possible embodiments of the method.
Во всех примерах использовались электрохимические реакторы по патенту РФ N 2078737 с коаксиально установленными цилиндрическим и стержневым электродами и коаксиально же установленной между ними керамической ультрафильтрационной диафрагмой из керамики на основе смеси окислов циркония, алюминия и иттрия (соответственно 60, 37 и 3 % масс) и толщиной 0,7 мм. Длина ячейки составляла 200 мм, а объемы электродных камер составляют 10 мл - катодной камеры и 7 мл анодной. In all examples, we used electrochemical reactors according to RF patent N 2078737 with coaxially mounted cylindrical and rod electrodes and a ceramic ultrafiltration diaphragm made of ceramic coaxially mounted between them based on a mixture of zirconium, aluminum, and yttrium oxides (60, 37, and 3% mass, respectively) and thickness 0.7 mm The cell length was 200 mm, and the volumes of the electrode chambers were 10 ml of the cathode chamber and 7 ml of the anode chamber.
Пример 1. Исходная вода, содержащая 10000 микробных клеток в 1 мл, органические вредные вещества (фенолы, гербициды, ПАВ) в количестве 1,6 мг/л, соединения тяжелых металлов в количестве 2 мг/л, подвергалась очистке в соответствии со схемой установки "Агат". Степень отчистки от микробов составила 99,991%, от органических веществ - 96%, от ионов тяжелых металлов 97%. При обработке такой же воды в устройстве, осуществляющем способ по прототипу (без подачи воздуха), степень очистки составила соответственно 99, 98%, 94% и 95%. Example 1. The source water containing 10,000 microbial cells in 1 ml, organic harmful substances (phenols, herbicides, surfactants) in the amount of 1.6 mg / l, heavy metal compounds in the amount of 2 mg / l, was purified in accordance with the installation scheme "Agate". The degree of purification from microbes was 99.991%, from organic substances - 96%, from heavy metal ions 97%. When processing the same water in a device that implements the prototype method (without air supply), the degree of purification was 99, 98%, 94% and 95%, respectively.
Пример 2. Исходная вода того же состава, что и в примере 1 подвергалась предварительной в соответствии со схемой установки "Топаз". Степень отчистки составила соответственно 99,999%, 97% и 98%. При обработке такой же воды в устройстве, осуществляющем способ по прототипу (с подачей воздуха), степень очистки составила соответственно 99,992%, 95% и 96%. Example 2. The source water of the same composition as in example 1 was subjected to preliminary in accordance with the installation scheme "Topaz". The degree of purification was 99.999%, 97% and 98%, respectively. When processing the same water in a device that implements the prototype method (with air supply), the degree of purification was 99.992%, 95% and 96%, respectively.
Пример 3. Исходная вода того же состава, что в примере 1 подвергалась очистке в соответствии со схемой установки "Аметист". Степень отчистки составила соответственно 99,9999%, 98% и 99%. При обработке такой же воды в устройстве, осуществляющем способ по прототипу (с подачей воздуха при повышенном напряжении на реакторе), степень очистки составила соответственно 99,996%, 96%, 97%. Example 3. The source water of the same composition as in example 1 was subjected to purification in accordance with the installation scheme "Amethyst". The degree of purification was 99.9999%, 98% and 99%, respectively. When processing the same water in a device that implements the prototype method (with air supply at an increased voltage at the reactor), the degree of purification was 99.996%, 96%, 97%, respectively.
Как следует из представленных данных, реализация способа по изобретению по сравнению с прототипом позволяет более эффективно проводить очистку вод широкого состава. As follows from the presented data, the implementation of the method according to the invention in comparison with the prototype allows more efficient treatment of water of a wide composition.
Промышленная применимость
По сравнению с известным техническим решением изобретение позволяет эффективно перевести растворенные примеси в нерастворимую форму и повысить степень очистки воды от взвешенных примесей, не используя дополнительную подачу воздуха. Кроме того, использование изобретения позволяет расширить функциональные возможности способа за счет возможности включения дополнительных стадий обработки с использованием унифицированных узлов, что облегчает автоматизацию и управление способом.Industrial applicability
Compared with the known technical solution, the invention allows to effectively convert dissolved impurities into an insoluble form and to increase the degree of purification of water from suspended impurities without using an additional air supply. In addition, the use of the invention allows to expand the functionality of the method due to the possibility of including additional processing steps using standardized nodes, which facilitates the automation and control of the method.
Источники информации
1. Л. А. Кульский и др. "Технология очистки природных вод, Киев, Высшая школа, 1981, с. 190 - 223, 358 - 370.Sources of information
1. L. A. Kulsky et al. "Technology for the purification of natural waters, Kiev, Higher School, 1981, pp. 190 - 223, 358 - 370.
2. Л.А. Кульский и др. С. 117 - 132. 2. L.A. Kulsky et al. Pp. 117-132.
3. Патент России N 2091320, кл. C 02 F 1/461, 1996 (прпототип). 3. Patent of Russia N 2091320, cl. C 02
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99112223A RU2149835C1 (en) | 1999-06-08 | 1999-06-08 | Method of treating drinking water |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99112223A RU2149835C1 (en) | 1999-06-08 | 1999-06-08 | Method of treating drinking water |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2149835C1 true RU2149835C1 (en) | 2000-05-27 |
Family
ID=20220988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99112223A RU2149835C1 (en) | 1999-06-08 | 1999-06-08 | Method of treating drinking water |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2149835C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4091992A1 (en) | 2021-05-19 | 2022-11-23 | Blue Safety GmbH | Method for purification of water and water purification system |
-
1999
- 1999-06-08 RU RU99112223A patent/RU2149835C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4091992A1 (en) | 2021-05-19 | 2022-11-23 | Blue Safety GmbH | Method for purification of water and water purification system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5540819A (en) | Water treatment method | |
| DE19530086C2 (en) | Process for the physical-chemical process water treatment of surface and waste water | |
| JP5881727B2 (en) | Carbon bed electrolyzer for waste liquid treatment and its process | |
| US6274028B1 (en) | Electrolytic wastewater treatment method and apparatus | |
| CN104743717A (en) | Method and system for reduction of concentrated brine | |
| US4619745A (en) | Process for the electrochemical decontamination of water polluted by pathogenic germs with peroxide formed in situ | |
| EP0668244A1 (en) | Effluent treatment involving electroflotation | |
| KR100319022B1 (en) | Wastewater Treatment System Using Electrolytic Injury Method | |
| US4217191A (en) | Process for regenerating contaminated activated carbon | |
| JP2005218983A (en) | Wastewater treatment method and apparatus using electrolytic oxidation | |
| RU2322394C1 (en) | Device for processing drinking water | |
| KR20170099616A (en) | Electrodialysis coupled with electrochemical nitrogen removal Process for contaminated groundwater treatment, and Apparatus therefor | |
| RU2149835C1 (en) | Method of treating drinking water | |
| RU2207982C2 (en) | Water treatment method | |
| JP3982500B2 (en) | Method and apparatus for treating wastewater containing organic compounds | |
| JP3942949B2 (en) | Method and apparatus for reducing nitrogen compounds in wastewater to nitrogen gas | |
| RU48970U1 (en) | DRINKING WATER TREATMENT PLANT | |
| JPH1110184A (en) | Wastewater treatment apparatus | |
| RU2322395C1 (en) | Device for processing drinking water | |
| RU2088539C1 (en) | Apparatus for producing detergent and disinfecting solutions | |
| RU2157793C1 (en) | Method of preparing disinfecting neutral anolite solution neutral anolite | |
| US20040134862A1 (en) | Device and method for tertiary treatment of wastewater and other contaminated aqueous media (CAM) | |
| JPH07256297A (en) | Purification treatment of livestock excretion | |
| Dohare et al. | Removal of heavy metal from electroplating wastewater using electrocoagulation: a review | |
| RU2056364C1 (en) | Installation for electrochemical treatment of water |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070609 |