RU2188162C1

RU2188162C1 - Method of cleaning water in supplying pipeline with cationic flocculant

Info

Publication number: RU2188162C1
Application number: RU2001114872/12A
Authority: RU
Inventors: В.А. Михайлов; М.Ю. Баринов; Е.В. Борисова
Original assignee: Михайлов Владимир Александрович; Баринов Михаил Юрьевич; Борисова Елена Владимировна
Priority date: 2001-05-30
Filing date: 2001-05-30
Publication date: 2002-08-27

Abstract

FIELD: water treatment. SUBSTANCE: invention relates to methods for treating water of surface sources with predominance of mineral suspension therein. Invention is distinguished by that, in addition to cationic flocculant in essentially long (500 to 60000 m) pipeline used for mixing reagents with water and aggregating suspended substances, chlorine-containing reagent is added in dose 2-10 mg Cl per 1 cu.dm. Chlorine-containing reagent is too added either before or simultaneously with flocculant in downstream direction. EFFECT: optimized aggregation of suspended particles and improved further precipitation of suspension by way of oxidation of organic and human corps, and maintained good sanitary condition of pipeline. 2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к способам очистки поверхностных вод и может быть использовано для подготовки воды хозяйственно-питьевого и технического назначения. The invention relates to methods for treating surface water and can be used for the preparation of household water and technical water.

Известен способ использования хлорсодержащих реагентов для предварительного хлорирования непосредственно на очистных сооружениях для улучшения хода коагуляции и обесцвечивания воды, а также для улучшения санитарного состояния очистных сооружений (см. СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Стройиздат, М., 1985, 23). A known method of using chlorine-containing reagents for pre-chlorination directly at treatment plants to improve the coagulation and bleaching of water, as well as to improve the sanitary condition of treatment plants (see SNiP 2.04.02-84 Water supply. External networks and structures. Stroyizdat, M., 1985 , 23).

Известен способ введения хлорсодержащих реагентов на водозаборных сооружениях из поверхностных источников для предотвращения биологического загрязнения самотечных линий водоводов и частично очистных сооружений, главным образом, моллюском дрейссены (см. Шабалин А.Ф. Эксплуатация промышленных водопроводов. Металлургия, М., 1972, с.84-90). A known method of introducing chlorine-containing reagents at water intake facilities from surface sources to prevent biological contamination of gravity water lines and partially treatment facilities, mainly mollusk Dreissena (see Shabalin AF Operation of industrial water supply systems. Metallurgy, M., 1972, p. 84 -90).

Известен способ обработки воды в подающем трубопроводе с катионным флокулянтом и минеральным коагулянтом (см. патент РФ 2125540). A known method of treating water in a supply pipe with a cationic flocculant and mineral coagulant (see RF patent 2125540).

Наиболее близким по технической сущности предлагаемому объекту является способ использования трубопровода для смешения катионного флокулянта с водой и агрегирования взвешенных веществ для очистки воды (см. патент РФ 2083504). При этом расстояние до отстойников от точки ввода флокулянта составляет 500-60000 м с достижением градиента скорости в трубопроводе 68-346 с^-1 и времени обработки 0,13-33 ч. В случае наличия на трубопроводе насосов для дополнительного подъема воды флокулянт вводят перед ними. В трубопроводе за счет длительного и интенсивного перемешивания происходит формирование агрегатов, способных осаждаться в отстойниках.Closest to the technical nature of the proposed object is a method of using a pipeline for mixing a cationic flocculant with water and aggregating suspended solids for water treatment (see RF patent 2083504). At the same time, the distance to the sedimentation tanks from the point of entry of the flocculant is 500-60000 m with the achievement of a velocity gradient in the pipeline of 68-346 s ^-1 and processing time of 0.13-33 hours. If there are pumps on the pipeline for an additional rise of water, the flocculant is introduced in front of them . In the pipeline, due to prolonged and intensive mixing, aggregates are formed that are able to settle in sedimentation tanks.

Однако в данном способе не учитывается отрицательное действие органических веществ на процесс агрегации взвеси, а также не учитывается необходимость поддержания на должном уровне санитарного состояния трубопроводов особенно большой протяженности. Значительными отложениями и обрастанием стенок трубопровода ракушкой напрямую объясняются высокие значения гидравлического сопротивления и, следовательно, потерь напора в трубопроводе. However, this method does not take into account the negative effect of organic substances on the process of suspension aggregation, and also does not take into account the need to maintain a sanitary level of especially long pipelines at the proper level. Significant deposits and fouling of the walls of the pipeline by the shell directly explain the high values of hydraulic resistance and, consequently, pressure losses in the pipeline.

Для достижения технического результата предлагается оптимизация агрегирования взвеси в воде с целью улучшения осаждения, санитарного состояния трубопровода и предотвращения обрастания его стен. To achieve a technical result, it is proposed to optimize the aggregation of suspended matter in water in order to improve sedimentation, the sanitary state of the pipeline and prevent fouling of its walls.

Сущность изобретения - способа очистки воды обработкой в подающем трубопроводе катионным флокулянтом заключается в том, что в трубопровод дополнительно вводят хлорсодержащий реагент дозой 2-10 мг/дм³, причем по ходу движения воды хлорсодержащий реагент вводят или до, или одновременно с флокулянтом, а время совместного контакта реагентов с водой в трубопроводе принимают от 0,2 до 16,7 ч, при этом доза хлорсодержащего реагента соответствует длине трубопровода и соответственно времени контакта реагентов с обрабатываемой водой.The essence of the invention is a method of water purification by treatment with a cationic flocculant in the feed pipe, that a chlorine-containing reagent with a dose of 2-10 mg / dm ³ is additionally introduced into the pipe, and in the direction of the water, the chlorine-containing reagent is introduced either before or simultaneously with the flocculant, and time the joint contact of the reactants with water in the pipeline takes from 0.2 to 16.7 hours, while the dose of chlorine-containing reactant corresponds to the length of the pipeline and, accordingly, the contact time of the reactants with the treated water.

Основной причиной улучшения процесса флокуляции при дополнительном введении хлорсодержащих реагентов в трубопровод является интенсивное окисление органических веществ в зоне повышенной турбулентности с последующим связыванием их со взвешенными веществами полимерными мостиками флокулянта. Кроме этого, введение хлорсодержащих реагентов приводит к некоторому уменьшению рН обрабатываемой воды, что при использовании катионных флокулянтов ведет к изменению степени диссоциации функциональных групп (преимущественно карбоксильных и фенольных). В целом все это повышает эффективность агрегирования взвеси. Параллельно этим процессам улучшается санитарное состояние трубопровода, предотвращается обрастание его стенок, что ведет к снижению гидравлического сопротивления и, следовательно, потерь напора. The main reason for the improvement of the flocculation process with the additional introduction of chlorine-containing reagents into the pipeline is the intensive oxidation of organic substances in the zone of increased turbulence, followed by their binding to suspended substances by polymer flocculant bridges. In addition, the introduction of chlorine-containing reagents leads to a certain decrease in the pH of the treated water, which, when using cationic flocculants, leads to a change in the degree of dissociation of functional groups (mainly carboxylic and phenolic). In general, all this increases the suspension aggregation efficiency. In parallel with these processes, the sanitary condition of the pipeline improves, fouling of its walls is prevented, which leads to a decrease in hydraulic resistance and, consequently, pressure losses.

Обоснованием выбранных пределов дозы хлорсодержащего реагента и времени обработки воды является следующее. Эти пределы определены путем моделирования процесса очистки воды на специальной установке, предназначенной для проведения пробного коагулирования типа "Джар-Тест". Основным критерием для выбора граничных пределов была мутность отстоянной воды. Эксперименты проводились на производственных очистных сооружениях г. Ростова-на-Дону. Использовалась реальная вода р. Дон со следующими показателями: мутность 8-30 мг/дм³; общая жесткость 5-7 мг-экв. /дм³; щелочность 3-4 мг-экв./дм³; рН 7,9-8,2; температура 3-19^oС. Результаты моделирования при использовании различных доз хлорсодержащего реагента приведены в табл. 1. Среднеквадратичный градиент скорости перемешивания (G) выбран исходя из значений, приведенных в патенте РФ 2083504.The rationale for the selected dose limits of the chlorine-containing reagent and the treatment time for water is as follows. These limits are determined by modeling the process of water purification in a special installation designed for trial coagulation of the type "Jar-Test". The main criterion for choosing the boundary limits was the turbidity of the separated water. The experiments were conducted at industrial wastewater treatment plants in Rostov-on-Don. Used real water p. Don with the following indicators: turbidity 8-30 mg / DM ³ ; total hardness 5-7 mEq. / dm ³ ; alkalinity 3-4 mEq / dm ³ ; pH 7.9-8.2; temperature 3-19 ^o C. The simulation results using various doses of chlorine-containing reagent are given in table. 1. The root mean square gradient of the stirring speed (G) is selected based on the values given in RF patent 2083504.

Верхний предел дозы хлорсодержащих реагентов 10 мг/дм³ выбран на том основании, что выше этого предела мутность отстоянной воды практически не изменяется, но при этом увеличивается стоимость использованных реагентов.The upper limit of the dose of chlorine-containing reagents 10 mg / dm ^{3 is} chosen on the basis that above this limit the turbidity of the settled water remains practically unchanged, but the cost of the reagents used increases.

Нижний предел 2 мг/дм³ принят на основании того, что, во-первых, ниже этого предела влияние хлора практически не замечается и предлагаемый способ переходит к способу по патенту РФ 2083504; во-вторых, эта доза соответствует производственной дозе хлора, применяемой на очистных сооружениях г. Росгова-на-Дону, и близка к рекомендуемым для предварительного хлорирования (см. СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Стройиздат, М., 1985, с. 23). Принято во внимание, что с учетом динамики действующих цен на реагенты уменьшение их дозы более выгодны экономически.The lower limit of 2 mg / DM ³ adopted on the basis of the fact that, firstly, below this limit, the influence of chlorine is practically not noticed and the proposed method proceeds to the method according to the patent of the Russian Federation 2083504; secondly, this dose corresponds to the production dose of chlorine used at the wastewater treatment plant in the city of Rosgov-on-Don, and is close to the recommended for preliminary chlorination (see SNiP 2.04.02-84 Water supply. External networks and facilities. Stroyizdat, M. , 1985, p. 23). It is taken into account that taking into account the dynamics of current prices for reagents, reducing their doses is more economically advantageous.

Обоснованием пределов по времени контактов реагентов с водой в трубопроводе является следующее. При времени совместного контакта флокулянта и хлорсодержащих реагентов менее 0,2 ч мутность отстоянной воды начинает повышаться, что обусловлено неэффективным действием самого флокулянта. Верхний предел 16,7 ч соответствует времени обработки воды в подающем трубопроводе протяженностью 60000 м при скорости движения воды 1 м/с. Более протяженных трубопроводов без насосных станций дополнительного подъема воды (где проще вводить реагенты) на практике не встречается. The rationale for the time limits of the contact of reagents with water in the pipeline is as follows. When the time of joint contact of the flocculant and chlorine-containing reagents is less than 0.2 h, the turbidity of the standing water begins to increase, which is due to the ineffective action of the flocculant itself. The upper limit of 16.7 hours corresponds to the time of water treatment in the supply pipe with a length of 60,000 m at a water speed of 1 m / s. Longer pipelines without pumping stations for additional water lifting (where it is easier to introduce reagents) are not encountered in practice.

Отличием предлагаемого изобретения от патента РФ 2083504 является дополнительное введение в подающий трубопровод хлорсодержащих реагентов дозой 2-10 мг/дм³ по активному хлору. При этом хлорсодержащие реагенты вводят по ходу движения воды или до, или одновременно с флокулянтом. Время совместного контакта реагентов с водой в подающем трубопроводе принимается в пределах 0,2-16,7 ч, причем большая доза соответствует большему времени контакта. Длительный контакт хлора с обрабатываемой водой способствует поддержанию санитарного состояния трубопроводов и уменьшению обрастания их стенок. В целом это приводит к уменьшению потерь напора.The difference of the present invention from the patent of the Russian Federation 2083504 is the additional introduction of chlorine-containing reagents into the feed pipe with a dose of 2-10 mg / dm ³ for active chlorine. In this case, chlorine-containing reagents are introduced in the direction of movement of water either before or simultaneously with the flocculant. The joint contact time of the reagents with water in the feed pipe is taken in the range of 0.2-16.7 hours, with a large dose corresponding to a longer contact time. Long-term contact of chlorine with the treated water helps to maintain the sanitary condition of pipelines and reduce fouling of their walls. In general, this leads to a decrease in pressure losses.

Таким образом, заявляемое изобретение соответствует уровню новизны. Thus, the claimed invention corresponds to the level of novelty.

Доказательством соответствия рассматриваемого изобретения требованию изобретательского уровня может служить следующее. Совместная обработка воды в подающем трубопроводе хлорсодержащими реагентами и флокулянтом при дозе по активному хлору 2-10 мг/дм³ за счет окисления органических и гуминовых веществ и некоторого снижения рН воды создает более благоприятные условия для агрегирования взвешенных веществ, чем при обработке одним флокулянтом.The proof of compliance of the invention in question with the requirement of an inventive step may be as follows. Joint treatment of water in the supply pipe with chlorine-containing reagents and a flocculant at a dose of 2-10 mg / dm ^{3 of} active chlorine due to the oxidation of organic and humic substances and a certain decrease in the pH of the water creates more favorable conditions for the aggregation of suspended solids than when treated with a single flocculant.

Предлагаемое решение осуществлять обработку воды в подающем трубопроводе при совместном введении хлорсодержащих реагентов и флокулянта не является очевидным для специалистов в области водоснабжения, т.к. принято считать и рекомендуется (см. СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Стройиздат., М.. 1985, с. 23), что хлорсодержащие реагенты для предварительного хлорирования с целью улучшения процесса хлопьеобразования необходимо вводить за 2-3 мин (0,03-0,05 ч) до ввода минерального коагулянта. В трубопроводе время контакта значительно выше и находится в пределах 0,2-16,7 ч. В таких условиях при совместной обработке флокулянтом и хлорсодержащими реагентами агрегирование взвешенных веществ осуществляется более эффективно, что позволяет улучшить осветление воды при последующем отстаивании. The proposed solution to carry out water treatment in the supply pipeline with the combined introduction of chlorine-containing reagents and flocculant is not obvious to specialists in the field of water supply, because it is generally accepted and recommended (see SNiP 2.04.02-84 Water Supply. External Networks and Structures. Stroyizdat., M .. 1985, p. 23) that chlorine-containing reagents for preliminary chlorination in order to improve the process of flocculation must be introduced in 2-3 min (0.03-0.05 h) before the introduction of the mineral coagulant. In the pipeline, the contact time is much higher and is in the range of 0.2-16.7 hours. Under such conditions, when the flocculant and chlorine-containing reagents are combined, the aggregation of suspended solids is carried out more efficiently, which improves water clarification during subsequent settling.

Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует требованию изобретательского уровня. Thus, the present invention meets the requirement of inventive step.

Возможность осуществления изобретения подтверждается следующими сведениями. The possibility of carrying out the invention is confirmed by the following information.

Пример. В полупроизводственных условиях осветлялась вода р. Дон. Сравнивались два варианта способа очистки по патенту РФ 2083504 с обработкой воды катионным флокулянтов ВПК-402 и по предлагаемому изобретению с дополнительным введением хлорной воды с дозой 2,2 мг/дм³ по активному хлору.Example. Under semi-industrial conditions, the water of the river was clarified. Don. Two variants of the purification method according to RF patent 2083504 were compared with water treatment with VPK-402 cationic flocculants and according to the invention with the additional introduction of chlorine water with a dose of 2.2 mg / dm ³ for active chlorine.

Реагенты вводились одновременно. Моделировались условия обработки, характерные для производственных очистных сооружений г. Ростова-на-Дону, принятых в патенте РФ 2083504:
- длина трубопровода 1,9 км;
- диаметр 1000 мм;
- скорость движения воды 1,02 м/с;
- среднеквадратичный градиент скорости перемешивания 120 с^-1;
- время совместной обработки 0,52 ч.Reagents were administered simultaneously. The processing conditions typical for the industrial wastewater treatment plants in Rostov-on-Don adopted in RF patent 2083504 were modeled:
- the length of the pipeline is 1.9 km;
- diameter 1000 mm;
- water velocity 1.02 m / s;
- the rms gradient of the mixing speed of 120 s ^-1 ;
- joint processing time 0.52 hours

Результаты испытаний показывают (табл.2), что при дозе хлора 2,2 мг/дм³ по активной части, лежащей внутри пределов, указанных в формуле предлагаемого изобретения, эффективность агрегации взвешенных веществ выше, что по сравнению с патентом РФ 2125540 позволяет снизить почти в два раза мутность отстоянной воды.The test results show (table 2) that when the dose of chlorine is 2.2 mg / dm ³ for the active part lying within the limits specified in the formula of the invention, the aggregation efficiency of suspended solids is higher, which, in comparison with RF patent 2125540, allows to reduce almost twice the turbidity of the standing water.

Заявляемый способ может быть использован при очистке поверхностных вод до питьевого и технического качества. The inventive method can be used in the treatment of surface water to drinking and technical quality.

Claims

1. A method of purifying water by treatment in a feed pipe with a cationic flocculant, characterized in that an additional chlorine-containing reagent with a dose of 2-10 mg / dm ³ is added according to active chlorine, moreover, in the direction of movement of the water, the chlorine-containing reagent is introduced either before or simultaneously with the flocculant, and the joint contact time of the reagents with water in the pipeline take 0.2-16.7 hours

2. The method according to claim 1, characterized in that the dose of chlorine-containing reagent corresponds to the length of the pipeline and, accordingly, the contact time of the reagent with the treated water.