RU2186033C1 - Method of improvement of drinking water quality by freezing and thawing - Google Patents
Method of improvement of drinking water quality by freezing and thawing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2186033C1 RU2186033C1 RU2001109787/12A RU2001109787A RU2186033C1 RU 2186033 C1 RU2186033 C1 RU 2186033C1 RU 2001109787/12 A RU2001109787/12 A RU 2001109787/12A RU 2001109787 A RU2001109787 A RU 2001109787A RU 2186033 C1 RU2186033 C1 RU 2186033C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- thawing
- freezing
- vessel
- improvement
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Physical Water Treatments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии очистки и обессоливания воды и может быть использовано для очистки питьевой воды, промышленных стоков, обессоливания соленых и солоноватых вод в быту и промышленности. The invention relates to a technology for purification and desalination of water and can be used for purification of drinking water, industrial effluents, desalination of saline and brackish water in the home and industry.
Вымораживание можно проводить в конусообразных сосудах, расширяющихся кверху, либо в наклонно расположенной, вращающейся вокруг своей оси колбе. Для получения фазы концентрата и обессоленной жидкости используют также метод зонной плавки [Стадник А.С., Дедков Ю.М. Вымораживание как метод концентрирования примесей в водах /Химия и технология воды. 1981. Т.3. 3. С. 227-233] . Автор работы [Пучко В.И. Новый способ опреснения воды методом вымораживания /Гидротехника и мелиорация. 1949. 3. С.46-55] рекомендует намораживать ледяные бурты, при последующем плавлении которых получают опресненную воду. Физико-химические процессы, происходящие при таком опреснении, описаны в работе [Митин М.Ф. Опреснение воды методом естественного вымораживания /Гидротехника и мелиорация. 1963. 2. С.20-27]. Freezing can be carried out in cone-shaped vessels, expanding upward, or in an oblique bulb that rotates around its axis. To obtain the phase of the concentrate and desalted liquid, the zone melting method is also used [Stadnik AS, Dedkov Yu.M. Freezing as a method of concentration of impurities in water / Chemistry and technology of water. 1981. T. 3. 3. S. 227-233]. The author of the work [Puchko V.I. A new way of desalination by freezing / Hydrotechnics and land reclamation. 1949. 3. P.46-55] recommends freezing ice piles, during subsequent melting of which receive desalinated water. Physico-chemical processes that occur during such desalination are described in [Mitin M.F. Desalination of water by natural freezing / Hydrotechnics and land reclamation. 1963. 2. S.20-27].
В заявке [Способ получения талой воды и генератор талой воды. Заявка 97100446/13 Россия. МПК6 C 02 F 1/22/ Кузнецов Э.С., Соловьев Е.Ф. Заявл. 14.01.97, опубл. 10.11.98 г. Бюлл. 31] предлагается комбинированный способ, отличающийся тем, что процесс замораживания воды и оттаивания льда осуществляется частично и попеременно в двух емкостях. Способ сложен в аппаратурном и технологическом содержании.In the application [Method for producing melt water and a generator of melt water. Application 97100446/13 Russia. IPC 6 C 02
Более простой комбинированный способ, наиболее близкий предлагаемому нами в данной заявке, предложен в патенте [Способ улучшения качества питьевой воды вымораживанием /Пат. 2077160. Сосновский А.В., Ивлев С.А., Самойлов B. C. , Герман В.В. Заявка 94011389/26. Заявл. 01.04.94 г., опубл. 10.04.97 г]. В этом патенте описан способ улучшения качества питьевой воды вымораживанием, заключающийся в ее замораживании, дроблении льда и его таянии, отличающийся тем, что замораживание льда ведут до 70-90% объема воды, таяние льда осуществляют при теплоизоляции его боковых и нижних поверхностей до образования 30-55% от объема льда талого стока с последующим его удалением. Оставшийся чистый лед плавят полностью и получают 15-60% чистой воды от первоначально взятого объема ее на опреснение. A simpler combined method, the closest we offer in this application, is proposed in the patent [Method for improving the quality of drinking water by freezing / Pat. 2077160. Sosnovsky A.V., Ivlev S.A., Samoilov B. C., German V.V. Application 94011389/26. Claim 04/01/94, publ. 04/10/97 g]. This patent describes a method for improving the quality of drinking water by freezing, which consists in freezing, crushing and melting ice, characterized in that ice is frozen up to 70-90% of the water volume, ice melting is carried out by thermal insulation of its side and lower surfaces to form 30 -55% of the volume of ice melt runoff with its subsequent removal. The remaining pure ice is melted completely and 15-60% of the pure water of its originally taken volume for desalination is obtained.
Недостатки способа:
1. Необходимо контролировать степень замораживания, что в естественных условиях (когда температура воздуха и скорость ветра изменяются) вести затруднительно.The disadvantages of the method:
1. It is necessary to control the degree of freezing, which is difficult under natural conditions (when air temperature and wind speed change).
2. Необходимо дробление льда. 2. It is necessary to crush ice.
3. Необходим контроль степени плавления льда в условиях его теплоизоляции. 3. It is necessary to control the degree of melting of ice in the conditions of its thermal insulation.
4. Относительно низкий выход (15-60%) чистой воды. 4. Relatively low yield (15-60%) of pure water.
Нами предлагается свободный от этих недостатков, предельно простой способ улучшения качества воды. Способ основан на том, что при плавлении соленого льда вначале происходит вытапливание рассола, который стекает на дно сосуда. Частично оттаявший лед плавает на поверхности соленой воды и плавится, давая слои все более чистой воды. Таким образом, по высоте столба талой воды возникает градиент концентрации солей, который в неподвижном сосуде сохраняется достаточно долго. Для получения чистой воды верхний слой столба жидкости сифонируют, а нижний, концентрированный и содержащий осевшие на дно взвеси и коллоиды, остается в сосуде. Эту часть жидкости сливают в сток. Характер распределения солей по высоте столба жидкости практически не зависит от режима замораживания и температуры оттаивания. От температуры оттаивания зависит только степень обессоливания очищенной фракции воды. Режим замораживания и положение сосуда при этом не влияют на конечный результат, следовательно, замораживание можно вести бесконтрольно. We propose a free from these drawbacks, an extremely simple way to improve water quality. The method is based on the fact that when melting salt ice, the brine is first thawed, which flows to the bottom of the vessel. Partially thawed ice floats on the surface of salt water and melts, giving layers of ever cleaner water. Thus, a salt concentration gradient arises along the height of the melt water column, which remains in a motionless vessel for a sufficiently long time. To obtain pure water, the upper layer of the liquid column is siphoned, and the lower, concentrated and containing suspended and colloids suspended in the bottom remains in the vessel. This part of the liquid is drained into the drain. The nature of the distribution of salts along the height of the liquid column is practically independent of the freezing regime and the thawing temperature. Only the degree of desalination of the purified fraction of water depends on the thawing temperature. The freezing mode and the position of the vessel do not affect the final result, therefore, freezing can be carried out uncontrollably.
Оттаивание можно вести при любой температуре до 30oС, что будет влиять на продолжительность процесса и степень очистки воды (с понижением температуры оттаивания степень очистки возрастает). При температуре оттаивания выше 30oС эффект очистки становится несущественным, так как тепловая диффузия размывает границу засоленной и чистой воды.Defrosting can be carried out at any temperature up to 30 o C, which will affect the duration of the process and the degree of water purification (with decreasing temperature of the defrosting, the degree of purification increases). At a thawing temperature above 30 o With the cleaning effect becomes insignificant, since thermal diffusion erodes the border of saline and clean water.
Для того, чтобы при оттаивании сформировался слой очищенной воды, высота столба жидкости должна быть достаточной. По нашим данным разделение на слои очищенной и соленой воды будет отчетливым при использовании сосуда, в котором отношение высоты столба жидкости к его диаметру (линейному размеру поперечного сечения) ≥2. После оттаивания льда градиент концентрации солей по высоте столба жидкости в неподвижном сосуде сохраняется при комнатной температуре около недели, хотя за счет диффузии происходит постепенное усреднение концентрации по всему объему. Поэтому слив чистой воды следует делать не позднее, чем через сутки после оттаивания, лучше - не позднее, чем через 1 час. С понижением температуры хранения оттаявшей жидкости это время можно увеличивать. Например, при 10oС интервал между оттаиванием и сливом может достигать 5 дней, а при 7oС - 14 дней.In order to form a layer of purified water during thawing, the height of the liquid column must be sufficient. According to our data, the separation into layers of purified and salt water will be distinct when using a vessel in which the ratio of the height of the liquid column to its diameter (linear cross-sectional size) ≥2. After ice thawing, the concentration gradient of salts along the height of the liquid column in a fixed vessel remains at room temperature for about a week, although diffusion gradually averages the concentration over the entire volume. Therefore, the discharge of clean water should be done no later than one day after thawing, it is better - no later than 1 hour. With a decrease in the storage temperature of the thawed liquid, this time can be increased. For example, at 10 o With the interval between thawing and discharge can reach 5 days, and at 7 o With 14 days.
Для иллюстрации вышеизложенного приведем данные экспериментов, полученных при замораживании и оттаивании водопроводной воды с использованием в качестве сосудов стандартных пластиковых бутылок емкостью 1,5 литра. Объем заливаемой воды в одну бутылку составлял 1,4 л. В качестве меры интегрального солесодержания использовали удельную электропроводность воды. Общепринятой мерой суммарного содержания солей и нерастворенных в воде примесей является сухой остаток, поэтому мы провели эксперименты по установлению корреляции между сухим остатком и удельной электропроводностью воды. Для исследуемой нами водопроводной воды эта корреляция выражается уравнением
Cco=1,06•H,
где Ссо - содержание сухого остатка, мг/л,
Н - удельная электропроводность, мкС/см,
1,06 - коэффициент перехода от удельной электропроводности к содержанию сухого остатка.To illustrate the foregoing, we present the data of experiments obtained by freezing and thawing tap water using standard plastic bottles with a capacity of 1.5 liters as vessels. The volume of filled water in one bottle was 1.4 liters. As a measure of integral salt content, the specific electrical conductivity of water was used. A common measure of the total content of salts and water-insoluble impurities is the dry residue, so we conducted experiments to establish a correlation between the dry residue and the electrical conductivity of water. For the studied tap water, this correlation is expressed by the equation
C co = 1.06 • H,
where C co - solids content, mg / l,
N - electrical conductivity, μS / cm,
1.06 is the coefficient of transition from electrical conductivity to the solids content.
Установленная корреляция позволяет заключить, что удельная электропроводность является тем параметром, который достаточно точно характеризует общее солесодержание исследуемой воды. The established correlation allows us to conclude that the electrical conductivity is the parameter that sufficiently accurately characterizes the total salt content of the studied water.
На фиг.1 представлены кривые изменения электропроводности воды после замораживания при -20oС и оттаивания при 8oС (кривая 1) и 22oС (кривая 2). Из этого чертежа видно, что в нижнем слое, составляющем по объему 400 см3 воды, концентрация солей плавно нарастает по мере приближения ко дну сосуда, а в верхнем слое объемом 1000 см3 она остается постоянной. Для получения чистой воды сифонную трубку погружают до границы, отделяющей верхний чистый слой воды, и его сифонируют (фиг. 2). Чистую воду можно также слить прокалыванием отверстия в боковой стенке пластиковой бутылки на уровне раздела слоев загрязненной и чистой воды (фиг.2). Оставшуюся в сосуде загрязненную воду сливают в сток. Из одной бутылки вместимостью 1,5 л при заливе 1,4 л исходной воды, получают 1 л чистой воды (выход чистой воды составляет 71,5%). При обработке таким образом водопроводной воды с исходной электропроводностью 202 мкС/см получили 1 л чистой воды с электропроводностью 160 мкС/см (оттаивание при 22oС в течение 1 суток) и в другом эксперименте - 1 л воды с электропроводностью 90 мкС/см (оттаивание при 8oС в течение 14 суток). Следовательно, в первом варианте степень обессоливания составила 20,8%, а во втором варианте - 65,5%. Повторение способа по отношению к очищенной воде позволяет снизить общее солесодержание до любой желаемой величины.Figure 1 presents the curves of changes in the electrical conductivity of water after freezing at -20 o C and thawing at 8 o C (curve 1) and 22 o C (curve 2). It can be seen from this drawing that in the lower layer, which is 400 cm 3 in volume by volume of water, the salt concentration gradually increases as it approaches the bottom of the vessel, and in the upper layer with a volume of 1000 cm 3 it remains constant. To obtain pure water, the siphon tube is immersed to the boundary separating the upper clean layer of water, and it is siphoned (Fig. 2). Pure water can also be drained by piercing a hole in the side wall of the plastic bottle at the level of the layer of contaminated and clean water (FIG. 2). The contaminated water remaining in the vessel is poured into the drain. From one bottle with a capacity of 1.5 liters with a fill of 1.4 liters of source water, 1 liter of pure water is obtained (the yield of pure water is 71.5%). When thus treated with tap water with an initial electrical conductivity of 202 μS / cm, 1 liter of pure water with an electrical conductivity of 160 μS / cm was obtained (thawing at 22 ° C for 1 day) and in another experiment, 1 liter of water with an electrical conductivity of 90 μS / cm ( thawing at 8 o C for 14 days). Therefore, in the first embodiment, the degree of desalination was 20.8%, and in the second embodiment, 65.5%. Repeating the method with respect to purified water reduces the total salt content to any desired value.
Предлагаемый способ позволяет очистить воду также от коллоидов и взвесей. На дне сосуда после оттаивания льда мы всегда обнаруживали водонерастворимый осадок, хотя исходная вода казалась совершенно прозрачной и контрольное фильтрование не обнаруживало взвеси. The proposed method allows you to clean the water also from colloids and suspensions. After thawing the ice, we always found a water-insoluble precipitate at the bottom of the vessel, although the initial water seemed completely transparent and the control filtration did not reveal a suspension.
Эксперименты были проведены нами несколько раз при изменении условий замораживания в широком диапазоне, при этом распределение концентрации солей в столбе оттаявшей жидкости всегда отчетливо воспроизводилось. We conducted the experiments several times with changing freezing conditions in a wide range, while the distribution of the concentration of salts in the column of thawed liquid was always clearly reproduced.
Предложенный способ прост в техническом отношении и легко может быть осуществлен как в промышленности, так и быту. На его осуществление в быту не потребуется никаких затрат: пластиковые бутылки теперь доступны, а слив чистой воды можно производить не сифонной трубкой, а прокалыванием сбоку отверстия на границе раздела чистой и загрязненной воды (фиг.2). Для того, чтобы установить этот уровень, перед началом эксперимента в бутылку заливают 400 см3 воды и на стенке сосуда делают отметку, совпадающую с уровнем жидкости. Затем доливают еще 1000 см3 воды и далее осуществляют процесс согласно описанной процедуре.The proposed method is technically simple and can easily be implemented both in industry and in everyday life. Its implementation in everyday life does not require any costs: plastic bottles are now available, and clean water can be drained not by a siphon tube, but by piercing a hole on the side of the interface between clean and contaminated water (Fig. 2). In order to establish this level, before the start of the experiment, 400 cm 3 of water is poured into the bottle and a mark is made on the wall of the vessel, which coincides with the liquid level. Then add another 1000 cm 3 of water and then carry out the process according to the described procedure.
В районах с континентальным климатом для замораживания в зимнее время используют естественный холод, в других ситуациях замораживание ведут с применением холодильных машин. In areas with a continental climate, freeze in the winter using natural cold, in other situations, freezing is carried out using refrigeration machines.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001109787/12A RU2186033C1 (en) | 2001-04-11 | 2001-04-11 | Method of improvement of drinking water quality by freezing and thawing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001109787/12A RU2186033C1 (en) | 2001-04-11 | 2001-04-11 | Method of improvement of drinking water quality by freezing and thawing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2186033C1 true RU2186033C1 (en) | 2002-07-27 |
Family
ID=20248351
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001109787/12A RU2186033C1 (en) | 2001-04-11 | 2001-04-11 | Method of improvement of drinking water quality by freezing and thawing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2186033C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD3234G2 (en) * | 2006-07-13 | 2007-08-31 | Сергей БУЗЭ | Process for improving the potable water quality |
RU2564999C1 (en) * | 2014-04-14 | 2015-10-10 | Виктор Николаевич Бехтерев | Method of extracting organic substances from aqueous media by extraction freezing in centrifugal force field |
RU192974U1 (en) * | 2018-09-25 | 2019-10-08 | Алексей Геннадьевич Исаченко | DEVICE FOR PRODUCING MELT WATER |
CN111252840A (en) * | 2019-12-17 | 2020-06-09 | 华新绿源(内蒙古)环保产业发展有限公司 | Ice surface water covering freezing desalination purification process for high-concentration electrolyte liquid or sewage |
-
2001
- 2001-04-11 RU RU2001109787/12A patent/RU2186033C1/en active
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD3234G2 (en) * | 2006-07-13 | 2007-08-31 | Сергей БУЗЭ | Process for improving the potable water quality |
RU2564999C1 (en) * | 2014-04-14 | 2015-10-10 | Виктор Николаевич Бехтерев | Method of extracting organic substances from aqueous media by extraction freezing in centrifugal force field |
RU192974U1 (en) * | 2018-09-25 | 2019-10-08 | Алексей Геннадьевич Исаченко | DEVICE FOR PRODUCING MELT WATER |
CN111252840A (en) * | 2019-12-17 | 2020-06-09 | 华新绿源(内蒙古)环保产业发展有限公司 | Ice surface water covering freezing desalination purification process for high-concentration electrolyte liquid or sewage |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11254589B2 (en) | Systems and methods for separating surface materials from a fluid using acoustic pressure shock waves | |
Rahman et al. | Freezing‐melting process and desalination: I. Review of the state‐of‐the‐art | |
Halde | Concentration of impurities by progressive freezing | |
US7094341B2 (en) | Hydrate-based desalination/purification using permeable support member | |
JP2002507935A (en) | Purification of water by gas hydrate | |
RU2186033C1 (en) | Method of improvement of drinking water quality by freezing and thawing | |
Müller et al. | Waste water reuse by freeze concentration with a falling film reactor | |
US4652378A (en) | Method of and apparatus for reduction of turbidity in a body of fluid | |
Ezekwo et al. | On the mechanism of dewatering colloidal aqueous solutions by freeze-thaw processes | |
KR20080109980A (en) | Manufacturing process for snow-removal agent of liquid-type including organic acid, snow-removal agent thereby, and test method thereof | |
US10099943B2 (en) | Apparatus and methods for desalination and mineral reduction of water resources by vertical freezing | |
RU2186034C1 (en) | Method of water or salt solution desalting by freezing and thawing | |
US20180354813A1 (en) | Apparatus and methods for relocating ice produced by desalination and mineral reduction of water resources by vertical freezing | |
RU2404132C2 (en) | Water purification method | |
RU2404131C2 (en) | Method and device for purifying water | |
RU2142914C1 (en) | Method of cleaning water by freezing it and device for realization of this method | |
RU83068U1 (en) | WATER TREATMENT UNIT | |
RU85468U1 (en) | WATER TREATMENT DEVICE | |
Facey et al. | Freeze-thaw treatment of membrane concentrates derived from Kraft pulp mill operations | |
JP3728519B2 (en) | Freeze concentration method and apparatus | |
US4883520A (en) | Water treatment apparatus and method | |
JP3552981B2 (en) | Seawater desalination method | |
Hendijanifard | Recovery rate is as critical as desalination efficiency in freeze desalination | |
JPS62135437A (en) | Method for cooling and dehydrating organic liquid and method therefor | |
Ahmad et al. | Solid layer freeze crystallization processes for desalting saline waters |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -MM4A- IN JOURNAL: 34-2004 |