RU2706321C2 - Method and device for treatment of aqueous solutions - Google Patents

Method and device for treatment of aqueous solutions Download PDF

Info

Publication number
RU2706321C2
RU2706321C2 RU2014115401A RU2014115401A RU2706321C2 RU 2706321 C2 RU2706321 C2 RU 2706321C2 RU 2014115401 A RU2014115401 A RU 2014115401A RU 2014115401 A RU2014115401 A RU 2014115401A RU 2706321 C2 RU2706321 C2 RU 2706321C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
electrodes
washing
solution
reactor
Prior art date
Application number
RU2014115401A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014115401A (en
Inventor
Виталий Сергеевич Андреев
Герман Витальевич Андреев
Original Assignee
Виталий Сергеевич Андреев
Герман Витальевич Андреев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Виталий Сергеевич Андреев, Герман Витальевич Андреев filed Critical Виталий Сергеевич Андреев
Priority to RU2014115401A priority Critical patent/RU2706321C2/en
Publication of RU2014115401A publication Critical patent/RU2014115401A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2706321C2 publication Critical patent/RU2706321C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08CLEANING
    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/04Cleaning involving contact with liquid
    • B08B3/10Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28GCLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G9/00Cleaning by flushing or washing, e.g. with chemical solvents

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to equipment related to physical and chemical methods of treatment of aqueous solutions. Primary area of use is purification of industrial and domestic effluents, household and drinking water for heat supply. Process equipment is flushed with washing solution with low or high pH. To prepare flushing solution, electrochemical reactor is connected to process equipment. Interelectrode space of the reactor is partially filled with granules of anionite and/or cationite. Reactor electrodes are connected to positive and negative poles of constant voltage source and water with neutral pH is passed at electric field intensity in interelectrode space 1 * 102 - 3 * 103 V/m. To restore initial state of ion-exchange resins, electrodes are disconnected from voltage source and water with neutral pH is passed through electrochemical reactor chamber.
EFFECT: technical result: fast and efficient cleaning, environmental safety.
6 cl, 9 ex, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области техники, связанной с реализацией физико-химических методов обработки водных растворов в целях повышения эффективности технологических процессов, увеличения ресурса работы применяемого оборудования, а также снижения стоимости, трудоемкости и опасности его эксплуатации. Частными, но весьма распространенными, вариантами водных растворов, ежечасно подвергаемыми обработке, являются потребительская и технологическая вода их различных источников, производственные и хозяйственно-бытовые сточные воды.The invention relates to the field of technology associated with the implementation of physico-chemical methods of processing aqueous solutions in order to increase the efficiency of technological processes, increase the service life of the equipment used, as well as reduce the cost, complexity and danger of its operation. Private, but very common, options for aqueous solutions, hourly processed, are consumer and process water from various sources, industrial and domestic wastewater.

В практике обработки потребительской воды и стоков с целью их очистки, нагрева воды для отопления жилых зданий и производственных помещений, химической и биохимической трансформации водных растворов, обработки воды с целью снижения ее окислительно-восстановительного потенциала и т.д. - раньше или позже возникает проблема очистки рабочих элементов используемого оборудования, трубопроводов, элементов запорно-регулирующей арматуры и теплообменников от различных накапливающихся отложений, шламов и продуктов коррозии.In practice, the treatment of consumer water and wastewater with the aim of purifying it, heating water for heating residential buildings and industrial premises, chemical and biochemical transformation of aqueous solutions, treating water to reduce its redox potential, etc. - sooner or later, the problem arises of cleaning the working elements of the equipment used, pipelines, elements of shut-off and control valves and heat exchangers from various accumulating deposits, sludges and corrosion products.

Современный уровень техники характеризуется использованием на основной стадии технологического процесса многообразных способов осуществления химической, физико-химической и физической трансформации воды и различных водных растворов во всевозможных рабочих камерах химико-технологического оборудования, работающего на различных принципах и имеющего различную конструкцию. При этом камеры могут заполняться или нет разнообразными наполнителями - гранулированными или пористыми фильтрующими, сорбирующими материалами, нагревательными элементами или электродами (см. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии ч.1, 2. - М.: Химия, 1995).The current level of technology is characterized by the use at the main stage of the technological process of diverse methods of carrying out chemical, physico-chemical and physical transformation of water and various aqueous solutions in various working chambers of chemical-technological equipment operating on various principles and having a different design. In this case, the chambers can be filled or not with various fillers - granular or porous filtering, sorbent materials, heating elements or electrodes (see Dytnersky Yu.I. Processes and apparatuses of chemical technology, parts 1, 2. - M .: Chemistry, 1995).

Залогом нормальной работы технологической аппаратуры и подключенного к ней любого вспомогательного инженерного оборудования (сосудов-сборников целевых фракций, трубопроводов и теплообменников и т.п.) является правильное и своевременное выполнение другой стадии комплексного процесса обработки жидкостей - поддержание чистоты внутренних поверхностей рабочих камер аппаратов и заполняющих их материалов, трубопроводов, а также отсутствие коррозионных отложений на металлических элементах оборудования, соприкасающихся с рабочими средами. Таким образом, сохранение работоспособности технологических устройств в процессе их эксплуатации не менее важно, чем обеспечение эффективности собственно физико-химической трансформации обрабатываемых водных растворов. Но уровню технических решений этой проблемы- проблемы промывки оборудования, наполнителей рабочих камер, трубопроводов и установленных на них элементов запорно-регулирующей арматуры, до сих пор уделялось, на наш взгляд, недостаточное внимание. По этой причине, при рассмотрении алгоритмов технологической обработки водных растворов в целом, в данной заявке акцент делается на стадии, которая в целом разработана меньше - стадии, обеспечивающей максимальную работоспособность технологического оборудования.The key to the normal operation of technological equipment and any auxiliary engineering equipment connected to it (vessels-collectors of target fractions, pipelines and heat exchangers, etc.) is the correct and timely execution of another stage of the complex process of processing liquids - maintaining the purity of the internal surfaces of the working chambers of the apparatus and filling their materials, pipelines, as well as the absence of corrosion deposits on the metal elements of equipment in contact with the working environment . Thus, maintaining the operability of technological devices during their operation is no less important than ensuring the effectiveness of the physical and chemical transformation of the treated aqueous solutions. But, in our opinion, insufficient attention has been paid to the level of technical solutions to this problem — the problem of flushing equipment, fillers of working chambers, pipelines and elements of shut-off and control valves installed on them. For this reason, when considering algorithms for the technological processing of aqueous solutions in general, this application focuses on the stage, which is generally less developed - the stage that ensures the maximum operability of technological equipment.

Наиболее часто в целях промывки оборудования используются водные растворы с кислотными свойствами (для удаления минеральных отложений, осадков и накипей) или основными свойствами (для очистки систем в которых присутствуют жировые, нефтяные и маслянистые отложения), то есть растворы с низким или высоким рН. При этом фактор низкого или высокого водородного показателя (рН) в большинстве случаев оказывается решающим, а природа кислотных или основных остатков чаще всего не играет существенной роли.Most often, for washing equipment, aqueous solutions with acidic properties (for removing mineral deposits, sediments and scale) or basic properties (for cleaning systems in which grease, oil and oily deposits), i.e. solutions with low or high pH, are used. In this case, the factor of low or high hydrogen index (pH) in most cases is crucial, and the nature of acidic or basic residues most often does not play a significant role.

Подобные способы промывки в обязательном порядке предусматривают применение емкостей (баков) для размещения или приготовления в них растворов необходимых реагентов. Из емкостей растворы кислот или щелочей подаются в промываемые коммуникации с помощью насосов, напора потока воды в трубопроводах или самотеком за счет давления столба жидкости. Устройства для промывки могут снабжаться механизмами дозирования и перемешивания воды и/или реагентов. Иногда промывочные жидкости насыщаются пузырьками воздуха или пара. Соответственно, в рамках указанной методологии в настоящее время используются различные устройства, различающиеся конкретным исполнением баков, дозаторов, мешалок и побудителей расхода, их количеством и схемами подключения. В частности, известен ряд способов очистки емкостей и металлических поверхностей от вредных загрязнений. Устройства для реализации данного способа различаются в технических деталях, не изменяющих, однако, принципиального подхода к проблеме. Используется промывка емкостей различными жидкостями (патент Франции 2611148, 1988; патент США 4710232, 1987 и др.). Способы и устройства подобного рода могут рассматриваться в качестве аналогов.Such washing methods necessarily include the use of containers (tanks) for placement or preparation of solutions of the necessary reagents in them. From containers, solutions of acids or alkalis are fed into the washed communications by means of pumps, the pressure of the water flow in pipelines or by gravity due to the pressure of the liquid column. Flushing devices may be provided with metering and mixing mechanisms for water and / or reagents. Sometimes flushing fluids become saturated with air or steam bubbles. Accordingly, in the framework of this methodology, various devices are currently being used that differ in the specific design of the tanks, dispensers, mixers and flow inducers, their number and connection schemes. In particular, a number of methods are known for cleaning containers and metal surfaces from harmful contaminants. Devices for implementing this method differ in technical details that do not, however, change the fundamental approach to the problem. Used washing containers with various liquids (French patent 2611148, 1988; US patent 4710232, 1987 and others). Methods and devices of this kind can be considered as analogues.

В качестве прототипа заявляемого изобретения можно рассматривать устройство для очистки емкостей и металлических поверхностей от вредных загрязнений согласно патенту РФ №2385443. Устройство, как и все аналоги, содержит бак, предназначенный для подпитки системы водой и для приготовления в них химического раствора. Бак, соединенный с источником воды, имеет люк для засыпки реагента и коническое дно. Бак связан с циркуляционной системой, включающей сетевой насос, циркуляционный насос, всасывающий, нагнетательный и обратный трубопроводы, а также байпас для циркуляции промывочного раствора. Гидравлическая схема с измерительными приборами запорно-регулирующей арматурой управляется от электрического щита.As a prototype of the claimed invention, a device for cleaning containers and metal surfaces from harmful contaminants according to the patent of the Russian Federation No. 2385443 can be considered. The device, like all analogues, contains a tank designed to feed the system with water and to prepare a chemical solution in them. The tank connected to the water source has a hatch for filling the reagent and a conical bottom. The tank is connected to a circulation system, including a network pump, a circulation pump, a suction, discharge and return piping, as well as a bypass for circulating the washing solution. The hydraulic circuit with measuring instruments and valves is controlled by an electric switchboard.

Прототип имеет общий со всеми аналогами существенный недостаток, заключающийся в том, что для реализации применяемого способа очистки необходимы транспортировка, складирование, хранение, разбавление или разведение реагентов, как правило, агрессивных в случае их попадания на окружающие предметы, опасных для человека: токсичных и вредных при их контакте с внешними и внутренними поверхностями человеческого тела. Поэтому при реализации известного способа с использованием известных устройств приходится уделять самое серьезное внимание мероприятиям по обеспечению безопасности труда с вредными химическими веществами, проведению учебных занятий, необходимо обеспечивать периодический медицинский осмотр персонала, имеющего дело с кислотами и щелочами. Все вышеизложенное приводит к дополнительным эксплуатационным расходам на выполнение операции промывки, в любом случае связано с опасностями производственного травматизма, и, следовательно, с дополнительными мероприятиями по соблюдению требований техники безопасности. Промывка емкостей приводит к загрязнению промывочных жидкостей, что требует их последующей очистки. В итоге безусловным недостатком известных способов обработки воды является то, что на практике не достигается их потенциальная эффективность, снижаются целевые показатели технологических процессов. С учетом перечисленных обстоятельств операторы зачастую стараются выполнять процедуры промывки как можно реже, что неизбежно увеличивает издержки на промывку в дальнейшем и, тем не менее, приводит к снижению эксплуатационных показателей основного технологического оборудования.The prototype has a common drawback with all its analogues, namely, for the implementation of the applied cleaning method, transportation, storage, storage, dilution or dilution of reagents, which are usually aggressive if they come in contact with other objects dangerous to humans: toxic and harmful, are necessary in contact with the external and internal surfaces of the human body. Therefore, when implementing the known method using known devices, one has to pay the most serious attention to measures to ensure safety at work with harmful chemicals, to conduct training sessions, it is necessary to provide periodic medical examination of personnel dealing with acids and alkalis. All of the above leads to additional operating costs for the flushing operation, in any case associated with the hazards of industrial injuries, and, therefore, with additional measures to comply with safety requirements. Flushing the containers leads to contamination of the flushing fluids, which requires subsequent cleaning. In the end, an obvious drawback of the known methods of water treatment is that in practice their potential effectiveness is not achieved, the target indicators of technological processes are reduced. Given these circumstances, operators often try to perform washing procedures as little as possible, which inevitably increases the cost of washing in the future and, nevertheless, leads to a decrease in the operational performance of the main technological equipment.

Задачей изобретения является создание более эффективного способа и соответствующих устройств для его реализации, лишенных указанных недостатков. Сформулированная задача решается с помощью способа, который заключается в том, что в линию с основным технологическим модулем и/или трубопроводами вместо бака, вспомогательных устройств, химических реагентов и их растворов кислой или основной природы, включают закрытый электрохимический реактор, заполненный гранулами ионообменных смол - конвертер рН. Конвертер рН при подаче на его вход воды с нейтральным рН, в частности, простой водопроводной воды, может обеспечивать подачу в промываемые коммуникации и емкости кислого или щелочного раствора, в зависимости от характера использованного наполнителя - анионита или катионита в солевой форме. Для обеспечения процесса преобразования воды в кислый или щелочной раствор на электроды реактора от внешнего источника ЭДС подают постоянное напряжение, которое обеспечивает напряженность электрического поля в межэлектродном пространстве в пределах 1⋅102 - 3⋅103 В/м. При подаче напряжения на электроды реактора на них образуются ионы водорода и гидроксила, которые сорбируются ионообменной смолой в солевой форме. Так, гранулы анионита, находящиеся между электродами, сорбируют из воды анионы гидроксила, и раствор соответственно обогащается ионами водорода, что приводит к снижению рН, то есть закисленною воды. Если же реактор заполнен гранулами катионита, сорбирующего ионы водорода, то рН воды увеличивается, и раствор приобретает основные свойства. Аналогичная картина может иметь место и при заполнении межэлектродного пространства смесью катионита и анионита, взятых в различных пропорциях. В этом случае результирующее значение рН зависит от вида превалирующего ионита.The objective of the invention is to create a more efficient method and corresponding devices for its implementation, devoid of these disadvantages. The stated problem is solved using the method, which consists in the fact that in line with the main technological module and / or pipelines instead of a tank, auxiliary devices, chemicals and their solutions of acidic or basic nature, include a closed electrochemical reactor filled with granules of ion-exchange resins - converter pH When a pH converter is supplied with neutral pH water, in particular plain tap water, at its inlet, an acidic or alkaline solution can be supplied to the washed communications and containers, depending on the nature of the filler used — anion exchange resin or cation exchange resin in salt form. To ensure the process of converting water into an acidic or alkaline solution, a constant voltage is applied to the reactor electrodes from an external EMF source, which ensures the electric field strength in the interelectrode space in the range 1⋅10 2 - 3⋅10 3 V / m. When voltage is applied to the electrodes of the reactor, hydrogen and hydroxyl ions are formed on them, which are sorbed by the ion-exchange resin in salt form. So, anion exchange granules located between the electrodes adsorb hydroxyl anions from water, and the solution is accordingly enriched with hydrogen ions, which leads to a decrease in pH, i.e. acidified water. If the reactor is filled with granules of cation exchange resin sorbing hydrogen ions, then the pH of the water increases, and the solution acquires the basic properties. A similar picture can occur when filling the interelectrode space with a mixture of cation exchanger and anion exchanger, taken in various proportions. In this case, the resulting pH value depends on the type of prevailing ion exchanger.

При относительных объемных скоростях потока воды в межэлектродном пространстве в пределах от 1 ч-1 до 1⋅102 ч-1. можно получать промывочные растворы кислот и оснований во всем диапазоне рН, представляющем практический интерес. Изменяя напряжение на электродах и скорость потока воды через реактор, можно регулировать рН промывочного раствора, получая значения в диапазоне от 1 до 13. Имеется возможность устанавливать режимы обработки воды, обеспечивающие значения рН, выходящие за пределы указанного диапазона, но это не имеет практического смысла.At relative volumetric flow rates of water in the interelectrode space in the range from 1 h -1 to 1⋅10 2 h -1 . it is possible to obtain washing solutions of acids and bases over the entire pH range of practical interest. By changing the voltage at the electrodes and the speed of the water flow through the reactor, it is possible to adjust the pH of the washing solution, obtaining values in the range from 1 to 13. It is possible to set water treatment modes that provide pH values that fall outside the specified range, but this does not make practical sense.

Восстановление нейтрального реакции ионообменной смолы (регенерация) при реализации данного способа осуществляют путем снятия напряжения между электродами реактора и пропускания через него воды с объемными скоростями из указанного выше диапазона и с рН близким к нейтральному, например, водопроводной воды, вплоть до сравнивания значений рН на выходе и входе.The neutral reaction of the ion-exchange resin (regeneration) is restored during the implementation of this method by removing the voltage between the electrodes of the reactor and passing water through it with space velocities from the above range and with a pH close to neutral, for example, tap water, up to comparing the output pH values and entrance.

Вместе с тем, использование предполагаемого изобретения позволяет реализовать самый экономичный и быстрый вариант кислотной или щелочной промывки, когда финишная нейтрализация основного технологического устройства с помощью воды ускоряется за счет пропускания раствора противоположной реакции, образующегося при регенарации ионообменной смолы в электрохимическом реакторе. Так, после генерации кислоты, в реакторе при регенерации ионитов образуется щелочь и наоборот.At the same time, the use of the proposed invention makes it possible to realize the most economical and quickest option for acid or alkaline washing, when the final neutralization of the main technological device with water is accelerated by passing the solution of the opposite reaction formed during the regeneration of the ion-exchange resin in an electrochemical reactor. So, after acid generation, alkali is formed in the reactor during ionite regeneration and vice versa.

Предложенный способ предлагается реализовать с помощью устройства, гидравлическая схема которого приведена на фиг. 1. Схема содержит: технологический модуль 1, с помощью которого осуществляется обработка водного раствора путем изменения химического состава, физико-химического или физического состояния жидкостей; конвертер рН - модуль 2, представляющий собой электрохимический реактор, заполненный ионообменными смолами и блок электропитания - 3, а при необходимости и автоматического управления системой. В качестве технологического модуля 1 могут использоваться нагревательные устройства, модули мембранной фильтрации, сорбционные и осадительные фильтры, электрокондиционеры воды, диализные, электродиализные модули, установки препаративной хроматографии и т.п. устройства. Модули 1 и 2 соединены между собой системой коммутации, включающей в себя трубопроводы и основную группу вентилей 4-14, которые позволяют направлять воду непосредственно или через технологический модуль 1, или через конвертер рН 2 - в зависимости от стадии технологического процесса обработки воды. С помощью вентилей 4-14 осуществляют переключение направления потоков через модули 1 и 2 с прямого при выполнении обработки водных растворов на обратный - при промывке. Имеются также вспомогательные вентили 15-22, которые предназначены для предварительной настройки системы или технического обслуживания. С помощью вентилей 15-22 устанавливают необходимые расходы воды по линиям, на которых они установлены, а также осуществляют отбор проб при регулировках и контрольных операциях. На схеме фиг. 1 вентили 4-14 показаны в варианте электроуправляемых соленоидных клапанов, что обеспечивает реализацию технологического процесса без участия оператора - путем использования алгоритма автоматического управления процессом с помощью контроллера, установленного, как и источник питания, в шкафу электроуправления. Схема содержит также контрольные манометры 23 и 24, датчик потока 25 для автоматического включения системы при подаче раствора, и два предохранительных элемента: механический фильтр 26 и обратный клапан, установленный на линии дренажа 27.The proposed method is proposed to be implemented using a device whose hydraulic circuit is shown in FIG. 1. The scheme contains: technological module 1, with the help of which the aqueous solution is processed by changing the chemical composition, physico-chemical or physical state of liquids; pH converter - module 2, which is an electrochemical reactor filled with ion-exchange resins and a power supply unit - 3, and, if necessary, automatic control of the system. As technological module 1, heating devices, membrane filtration modules, sorption and precipitation filters, water electro-conditioners, dialysis, electrodialysis modules, preparative chromatography units, etc. can be used. devices. Modules 1 and 2 are interconnected by a switching system that includes pipelines and the main group of valves 4-14, which allow directing water directly or through process module 1, or through a pH 2 converter, depending on the stage of the water treatment process. Using valves 4-14, the flow direction is switched through modules 1 and 2 from direct when processing aqueous solutions to the opposite - when washing. There are also auxiliary valves 15-22, which are designed for pre-setting the system or maintenance. Using valves 15-22, the required water flow rates are established along the lines on which they are installed, as well as sampling during adjustments and control operations. In the diagram of FIG. 1, valves 4-14 are shown in the embodiment of electrically controlled solenoid valves, which ensures the implementation of the process without operator intervention - by using the automatic process control algorithm using a controller installed, like the power source, in the electric control cabinet. The circuit also contains control pressure gauges 23 and 24, a flow sensor 25 for automatically turning on the system when the solution is supplied, and two safety elements: a mechanical filter 26 and a check valve installed on the drainage line 27.

Когда установка находится вне эксплуатации и отдатчика потока Р3 не поступает сигнал, вентили 4 и 8 закрыты. При начале работы сигнал отдатчика 25, открывает вентили 4, 8 и исходная вода направляется на обработку в модуль 1. Процесс длится в соответствии с принятым технологическим регламентом. При этом вентили 5, 6 и 7 закрыты.When the installation is out of operation and the P3 flow transmitter does not receive a signal, valves 4 and 8 are closed. At the beginning of operation, the signal of the transmitter 25 opens the valves 4, 8 and the source water is sent for processing to module 1. The process lasts in accordance with the adopted technological regulations. In this case, valves 5, 6 and 7 are closed.

При необходимости осуществить промывку технологического модуля 1 в обратном направлении вентили 4, 7 и 8 закрывают и открывают вентили 5 и 6.If necessary, flush the process module 1 in the opposite direction, valves 4, 7 and 8 close and open valves 5 and 6.

При периодической промывке модуля 1 раствором с повышенным или пониженным рН, образующимся в модуле 2, на его электроды подают напряжение от модуля 3, закрывают вентили 4, 5, 7, 8, 11 и 12, 14 и открывают вентили 6, 10 и 13. По окончании промывки кислым или щелочным раствором, оставляют закрытыми вентили 4, 7, 8, 11, 14, закрывают также вентили 5, 10, 13 и через конвертер пропускают воду с нейтральным рН (водопроводную воду) до тех пор, пока рН воды на выходе не примет стабильное значение, равное рН на входе.During periodic washing of module 1 with a solution with an increased or decreased pH formed in module 2, voltage from module 3 is applied to its electrodes, valves 4, 5, 7, 8, 11 and 12, 14 are closed and valves 6, 10 and 13 are opened. After washing with an acid or alkaline solution, valves 4, 7, 8, 11, 14 are closed, valves 5, 10, 13 are also closed, and neutral pH water (tap water) is passed through the converter until the pH of the outlet water will not take a stable value equal to the input pH.

При использовании для регенерации недостаточно чистой воды может возникнуть ситуация, когда будет необходимо произвести промывку конвертера рН в обратно направлении. Такую промывку осуществляют путем закрытия вентилей 10 и 13 и открытия вентилей 9 и 11.When using insufficiently pure water for regeneration, a situation may arise when it will be necessary to flush the pH converter in the opposite direction. Such washing is carried out by closing the valves 10 and 13 and opening the valves 9 and 11.

Практическая применимость и особенности, предлагаемых способа и устройства, иллюстрируются следующими семью примерами, базирующимися на эксперименте. Эти примеры являются поясняющими и не демонстрируют единственно возможные варианты применения заявляемого способа и устройства.The practical applicability and features of the proposed method and device are illustrated by the following seven examples based on the experiment. These examples are illustrative and do not demonstrate the only possible applications of the proposed method and device.

Пример 1. Децентрализованный нагрев воды в условиях индивидуального водопользования.Example 1. Decentralized heating of water in conditions of individual water use.

Можно реализовать способ обработки воды в варианте нагрева последней (изменения физического состояния воды) с минимизацией тепловых потерь из-за образования осадка на элементах нагревателя и повышения качества нагретой воды за счет уменьшения отложения накипи и образования оксидов железа на рабочих элементах и трубопроводах сети горячего водоснабжения. В качестве нагревательного устройства берут накопительный водонагреватель фирмы OSO (Норвегия) типа RW-100 емкостью 100 л после 6 мес. эксплуатации.It is possible to implement a method of water treatment in the variant of heating the latter (changing the physical state of water) with minimizing heat loss due to the formation of sediment on the elements of the heater and improving the quality of heated water by reducing scale deposits and the formation of iron oxides on the working elements and pipelines of the hot water supply network. As a heating device, a storage water heater manufactured by OSO (Norway) of the RW-100 type with a capacity of 100 l after 6 months is taken. operation.

Кислый раствор для промывки приготовляют путем пропускания воды через конвертер рН. В качестве последнего используют серийно выпускаемый электрокондиционер «Элекон-4» (изготовитель - ООО «ЭлектроЭкоТехнологии), представляющий собой электрохимический реактор, который выполнен согласно патенту РФ на полезную модель №80840 (п.1 формулы полезной модели) и снабжен коаксиальной системой электродов, а также автоматическим газоотводным клапаном. С помощью стандартных соединительных элементов и запорно-регулирующей арматуры конвертер рН воды подключают к трубопроводу горячего водоснабжения. Реактор заполняют анионообменной смолой АВ-17-8. Объем наполнителя составляет около 60% объема рабочей камеры, то есть 3 л смолы в хлоридной форме. Подачу промывочного раствора в трубы и нагреватель, предварительно отключив его от источника энергии, осуществляют при скорости воды через конвертер 101 ч-1 за счет давления в централизованной линии холодного водоснабжения при напряжении на электродах, обеспечивающем напряженность поля 3,3⋅103 В/м. Заполняют систему раствором с рН 1,5 и выдерживают паузу в течение 30 мин., после чего систему промывают обычной водопроводной водой при отключенном напряжении на электродах конвертера. Промывку водой продолжают в течение 40 мин., и бойлер вновь включают, и процесс нагрева воды осуществляется с лучшими показателями эффективности.An acidic wash solution is prepared by passing water through a pH converter. As the latter, a commercially available Elekon-4 electric air conditioner (manufacturer - ElectroEcoTechnology LLC) is used, which is an electrochemical reactor that is made according to the RF patent for utility model No. 80840 (claim 1 of the utility model formula) and is equipped with a coaxial electrode system, and also an automatic gas vent valve. Using standard connecting elements and shut-off and control valves, the pH converter of the water is connected to the hot water supply pipe. The reactor is filled with anion exchange resin AB-17-8. The volume of the filler is about 60% of the volume of the working chamber, that is, 3 l of resin in chloride form. The washing solution is supplied to the pipes and the heater, having previously disconnected it from the energy source, is carried out at a water speed through the converter 101 h -1 due to the pressure in the centralized cold water supply line at the voltage on the electrodes, providing a field strength of 3.3⋅10 3 V / m . The system is filled with a solution with a pH of 1.5 and paused for 30 minutes, after which the system is washed with ordinary tap water at a disconnected voltage on the converter electrodes. Water flushing is continued for 40 minutes, and the boiler is turned on again, and the water heating process is carried out with the best performance indicators.

В результате использования заявляемого способа обработки воды и устройства для его реализации удельные затраты электроэнергии на нагрев воды могут быть снижены на 13% и повышено качество нагретой потребительской воды за счет снижения концентрация ионов железа в нагретой воде - с 0,3-0,4 мг/дм3 до 0,20-0,25 мг/дм3.As a result of using the proposed method of water treatment and a device for its implementation, the specific energy consumption for heating water can be reduced by 13% and the quality of heated consumer water can be improved by reducing the concentration of iron ions in heated water from 0.3-0.4 mg / dm 3 to 0.20-0.25 mg / dm 3 .

Пример 2. Централизованный нагрев воды для горячего водоснабжения и отопления населенияExample 2. Centralized water heating for hot water supply and heating of the population

Можно осуществлять обработку сетевой воды путем нагрева ее в системе теплоэлектростанции. Целью обработки вподом случае является получение воды, нагретой до 70°С с минимальным содержанием железа, которое неизбежно поступает в сетевую воду вследствие коррозии котельного оборудования, теплообменников и трубопроводов. Концентрация железа при этом может достигать 3-4 мг/дм3, мутность 2-3 мг/дм3, цветность 12-15 градусов. Для обработки воды, содержащей до 0,7% нефтепродуктов, с целью ее комплексной очистки по широкому ряду показателей до уровня питьевых стандартов, используют серийную модель электрокондиционера воды «Каскад» АВЭ-32/300 (изготовитель - ООО «ЭлектроЭкоТехнологии), который представляет собой электрохимический реактор диаметром 640 мм с плоскопараллельными электродами (выполненный согласно п. 4 формулы полезной модели, согласно патенту РФ №80840). Однако эффективному удалению железа из воды препятствует высокая жесткость воды - более 8 г⋅экв/дм3, вследствие чего на катодах электрокондиционера постепенно образуется осадок, на котором происходит дополнительное падение потенциала, эффективная напряженность поля в электрокондиционере понижается, а концентрация железа в воде повышается вплоть до исходного уровня. Чтобы исключить эти явления, к электрокондиционеру АВЭ-32/300 с помощью трубопроводов и электроуправляемых вентилей подключают конвертер рН по схеме фиг. 1, как в примере 1. С интервалом в 3 недели с помощью электроуправляемых клапанов производят переключение электрокондиционера на промывку раствором с рН 2,3, генерируемым конвертером рН, заполненным анионитом Dowex "Marathon". Скорость прохождения раствором электродной камеры конвертера составляет 70 ч-1, напряженность поля между электродами 97 В/м. В итоге на протяжении всего сезонного цикла эксплуатации котлов концентрация железа в сетевой воде стабильно поддерживают на целевом уровне 0,15-0,25 мг/дм3, что было бы невозможно при использовании известных технологий обработки воды. Это же относится и к другим показателям, которые теперь соответствуют требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения»It is possible to process network water by heating it in a thermal power plant system. The purpose of under-treatment is to produce water heated to 70 ° C with a minimum iron content, which inevitably enters the network water due to corrosion of boiler equipment, heat exchangers and pipelines. The iron concentration in this case can reach 3-4 mg / dm 3 , turbidity 2-3 mg / dm3, color 12-15 degrees. For the treatment of water containing up to 0.7% of petroleum products, with the aim of its comprehensive purification according to a wide range of indicators to the level of drinking standards, the serial model of water electric conditioner "Cascade" AVE-32/300 (manufacturer - LLC ElectroEcoTechnologies) is used, which is an electrochemical reactor with a diameter of 640 mm with plane-parallel electrodes (made according to paragraph 4 of the utility model formula, according to RF patent No. 80840). However, the effective removal of iron from water is hindered by the high water hardness of more than 8 gqeq / dm 3 , as a result of which a precipitate gradually forms on the cathodes of the air conditioner, on which an additional potential drop occurs, the effective field strength in the air conditioner decreases, and the concentration of iron in water increases up to the original level. To eliminate these phenomena, a pH converter according to the scheme of FIG. 1 is connected to the air conditioner AVE-32/300 using pipelines and electrically operated valves. 1, as in example 1. At intervals of 3 weeks, using the electrically controlled valves, the air conditioner is switched to washing with a solution of pH 2.3 generated by a pH converter filled with Dowex "Marathon" anion exchange resin. The passage speed of the converter electrode chamber solution is 70 h -1 , the field strength between the electrodes is 97 V / m. As a result, throughout the entire seasonal cycle of operation of boilers, the iron concentration in the network water is stably maintained at the target level of 0.15-0.25 mg / dm 3 , which would be impossible using known water treatment technologies. The same applies to other indicators that now meet the requirements of SanPiN 2.1.4.1074-01 "Drinking water. Hygienic requirements for water quality of centralized drinking water supply systems. Quality control. Hygienic requirements for ensuring the safety of hot water systems "

Пример 3. Очистка ливневых стоков хозяйственного предприятия.Example 3. Purification of storm water from a business enterprise.

Условия проведения эксперимента в примерах 1, 2 можно несколько видоизменить в варианте химико-технологической обработки сточных вод. Так, для очистки ливневых стоков автохозяйства с целью удаления из нее взвешенных частиц, ионов железа, марганца и нефтепродуктов после окисления двухвалентных ионов железа кислородом воздуха используют стандартный осадительный фильтр RFM (изготовитель - фирма «ATOLL INDASTRIAU) диаметром 400 мм (см. фиг. 1, поз.1), заполненный кварцевым песком с размером зерен 0,3-0,6 мм. Фильтр снабжают инжекторным аэратором. Через систему трубопроводов и электроуправляемых клапанов к фильтру поз.1 подключают электрохимический реактор, как в примере 1, в который загружают анионообменную смолу в хлоридной форме "Purolite А-100» - около 60% объема. При повышении напора на входе фильтра на 0,2 МПа из-за загрязнения фильтрующего наполнителя процесс очистки стока останавливают с помощью вентилей и для промывки фильтра подключают конвертер рН, на электроды которого подают разность потенциалов, которая обеспечивает напряженность поля 1,4⋅103 В/м. В качестве конвертера рН используют стандартный электрокондиционер воды КАСКАД АВЭ-07/40 с плоскопараллельными электродами (фирма-изготовитель «ЭлектроЭкоТехнологии»). Электрокондиционер на 50% рабочего объема заполняют смесью ионообменных смол КУ-2 и АВЭ-17 в пропорции 1:2, превратив его в конвертер рН. В результате пропускания воды через конвертер при относительной скорости потока порядка 40 ч-1 рН уменьшается до 1,8, и этим раствором заполняют рабочий фильтр и коммуникации. Через 40 мин. электрическое напряжение отключают от электродов конвертера, и осуществляют промывку фильтра водопроводной водой. рН раствора плавно поднимается с 1,8 до 6,5 - значения, характерного для поступающей водопроводной воды, и электрокондиционер с помощью электроуправляемых клапанов вновь переключают на процесс очистки стока.The conditions of the experiment in examples 1, 2 can be somewhat modified in the variant of chemical-technological treatment of wastewater. So, for cleaning storm water runoffs of a car fleet in order to remove suspended particles, iron, manganese ions and oil products from it after oxidation of divalent iron ions with air oxygen, a standard precipitation filter RFM (manufacturer - ATOLL INDASTRIAU) with a diameter of 400 mm is used (see Fig. 1 , pos. 1) filled with quartz sand with a grain size of 0.3-0.6 mm. The filter is equipped with an injection aerator. Through a system of pipelines and electrically operated valves, an electrochemical reactor is connected to the filter pos. 1, as in example 1, into which about 60% of the volume of the Purolite A-100 chloride anion exchange resin is loaded. With an increase in pressure at the inlet of the filter by 0.2 MPa, due to contamination of the filter media, the drainage treatment is stopped using valves and a pH converter is connected to the filter to wash it; the potential difference is supplied to the electrodes, which provides a field strength of 1.4⋅10 3 V / m. As a pH converter, use the standard CASCAD AVE-07/40 water air conditioner with plane-parallel electrodes (the manufacturer of ElectroEcoTechnologies). The electric air conditioner is filled with a mixture of ion exchange resins KU-2 and AVE-17 in a ratio of 1: 2 at 50% of the working volume, turning it into a pH converter As a result of passing water through the converter at a relative flow rate of the order of 40 h −1, the pH decreases to 1.8, and the working filter and communications are filled with this solution. After 40 minutes the voltage is disconnected from the converter electrodes, and the filter is flushed with tap water. The pH of the solution rises smoothly from 1.8 to 6.5 - the value characteristic of the incoming tap water, and the electric air conditioner with the help of electrically operated valves again switches to the drainage treatment process.

Эффективность технологического процесса очистки сточных вод с производственных площадей автохозяйства в варианте продолжительной (шестимесячной и более) регулярной очистки ливневых стоков существенно повышается. Без промывки фильтра раствором с рН 1,8 через 24 ч работы степень очистки падает: по мутности с 1,6 до 3,5 мг/дм3, по железу с 0,3 до 1,3 мг/дм3 и по нефтепродуктам с 0,6 до 3,2 мг/дм3. После же кислотной промывки эффективность очистки возрастает до исходного уровня.The efficiency of the technological process of wastewater treatment from the production facilities of the auto fleet in the variant of the long-term (six-month or more) regular treatment of storm drains is significantly increased. Without washing the filter with a solution with a pH of 1.8 after 24 hours of operation, the degree of purification decreases: for turbidity from 1.6 to 3.5 mg / dm 3 , for iron from 0.3 to 1.3 mg / dm 3 and for petroleum products with 0.6 to 3.2 mg / dm 3 . After acid washing, the cleaning efficiency increases to the initial level.

Пример 4. Комплексная очистка воды из природных источников, загрязненных нефтепродуктами.Example 4. Integrated water purification from natural sources contaminated with oil products.

Для удаления загрязнений из воды и снижения ее окислительно-восстановительного потенциала применяют электрокондиционер воды, в составе устройства как в примерах 1-2 согласно схеме, представленной на фиг. 1. Постепенно снижаясь, при длительной работе - в течение 1-2 мес. очистительный ресурс (эффективность очистки) аппарата опускается до уровня, достигающего в среднем по различным показателям 50-60% от начального значения. С целью регенерации наполнителя электрокондиционера и очистки его электродов от органических (углеводородных) загрязнений осуществляют промывку аппарата раствором с основной реакцией (рН 12,5). Кислотная же промывка в данном случае не требуется, поскольку исходная вода не содержит значительных количеств солей жесткости. Осуществляя очистку воды через модуль 1 (фиг. 1) согласно обычному технологическому регламенту, для промывки модуля 1 в линию с ним через систему трубопроводов и электроуправляемых клапанов подключают конвертер рН 2 с коаксиальной системой электродов, как в примерах 1-3. Реактор конвертера заполняют на 60% объема катионообменной смолой КУ-2. Создав между электродами конвертера рН напряженность (0,9÷1,0)⋅102 В/м, в электрокондиционер подают щелочной раствор с рН 13, генерируемый при скорости потока через конвертер рН 1,1 ч-1. Таким образом промывают электрокондиционер модифицированной водопроводной водой в течение 30 мин., отключив его от электрической сети, и еще 30 мин. - при обесточенном конвертере рН. По окончании процесса промывки заявляемым способом исходная эффективность очистки загрязненной воды с помощью электрокондиционера восстанавливается до начального уровня.To remove contaminants from water and reduce its redox potential, an electric water conditioner is used, as part of the device as in examples 1-2 according to the scheme shown in FIG. 1. Gradually declining, with prolonged use - for 1-2 months. the cleaning resource (cleaning efficiency) of the apparatus drops to a level that reaches an average of 50-60% of the initial value for various indicators. In order to regenerate the filler of the air conditioner and clean its electrodes of organic (hydrocarbon) contaminants, the apparatus is washed with a solution with the main reaction (pH 12.5). Acid washing is not required in this case, since the source water does not contain significant quantities of hardness salts. Carrying out water purification through module 1 (Fig. 1) according to the usual technological regulations, to flush module 1 in line with it through a system of pipelines and electrically controlled valves, a pH 2 converter with a coaxial electrode system is connected, as in examples 1-3. The converter reactor is filled to 60% of the volume with KU-2 cation exchange resin. Having created a tension (0.9 ÷ 1.0) ⋅10 2 V / m between the electrodes of the pH converter, an alkaline solution with a pH of 13, generated at a flow rate through the pH converter of 1.1 h -1 , is supplied to the electric air conditioner. Thus, the electric conditioner is washed with modified tap water for 30 minutes, disconnecting it from the electrical network, and another 30 minutes. - with a de-energized pH converter. At the end of the washing process of the claimed method, the initial efficiency of purification of contaminated water using an electric air conditioner is restored to its initial level.

Пример 5. Обезжелезивание жесткой воды.Example 5. Deferrization of hard water.

Для обработки воды с жесткостью 9,7 мг⋅экв/дм3 и содержанием железа 3.3 мг/дм3 с целью ее обезжелезивания используют осадительный фильтр диаметром 640 мм, заполненный каталитических сорбентом бруситом Mg(OH)2 - природным кристаллическим оксигидратом магния, который содержит до 69% MgO с переменным количеством примесей силикатных и карбонатных минералов. В процессе эксплуатации фильтра происходит цементация загрузки за счет образования карбонатов магния на поверхности зерен брусита и вследствие этого - падение эффективности очистки. При длительной работе без кислотной промывки процесс очистки с требуемой производительностью может вообще прекратиться.To treat water with a hardness of 9.7 mg eq / dm 3 and an iron content of 3.3 mg / dm 3 with the purpose of iron removal, a precipitation filter with a diameter of 640 mm filled with catalytic sorbent brucite Mg (OH) 2 , a natural crystalline magnesium oxyhydrate, which contains up to 69% MgO with a variable amount of impurities of silicate and carbonate minerals. During operation of the filter, cementing of the charge occurs due to the formation of magnesium carbonates on the surface of brucite grains and, as a result, a decrease in the cleaning efficiency. With prolonged use without acid washing, the cleaning process with the required performance may stop altogether.

Карбонат магния может быть разрушен в кислой среде. Для этого к фильтру 1 подключают конвертер рН (см. фиг. 1) с коаксиальной электродной системой, как в примерах 1-2 и 4, заполненный, однако анионитом АВ-17. При переключении системы на промывку через каждые 10 суток на электроды подают напряжение, обеспечившее напряженность поля между ними 2,5⋅102 В/м. Через конвертер пропускают воду со скоростью 52 ч-1 в течение 1 ч, рН раствора равняется 1,5. Через 1 час систему промывают исходной водой при отключенном напряжении, после чего процесс обезжелезивания возобновляют.Magnesium carbonate can be destroyed in an acidic environment. For this, a pH converter (see Fig. 1) with a coaxial electrode system, as in examples 1-2 and 4, filled with, however, anion exchange resin AB-17, is connected to the filter 1. When the system switches to flushing, every 10 days a voltage is applied to the electrodes, which ensures a field strength between them of 2.5⋅10 2 V / m. Water is passed through the converter at a speed of 52 h -1 for 1 h, the pH of the solution is 1.5. After 1 hour, the system is washed with source water at a disconnected voltage, after which the deferrization process is resumed.

В результате осуществления обработки воды описанным способом эффективность работы осадительного фильтра удается поддерживать на максимальном уровне (снижение концентрации железа с 3,5 до 0, 4 мг/дм3) в течение всего периода эксплуатации.As a result of the implementation of water treatment in the described way, the efficiency of the precipitation filter can be maintained at the maximum level (reduction in the concentration of iron from 3.5 to 0.4 mg / dm 3 ) throughout the entire period of operation.

Пример 6. Обезвреживание производственных стоков.Example 6. The neutralization of industrial waste.

Реализация заявляемого способа обработки позволяет очищать производственные сточные воды деревообрабатывающего завода, содержащие помимо избыточных в экологическом отношении концентраций минеральных веществ такие контаминанты, как фенолы, формальдегид, лигносульфоновые и гуминовые кислоты, углеводороды нефтепродуктов и еще множество веществ, которые обусловливают исключительно высокие значения показателей химического (ХПК) и биохимического (БПК) потребления кислорода - до (3-10)⋅103 и (2-3)⋅102 мг О2/дм3 соответственно.The implementation of the proposed method of treatment allows you to clean the industrial waste water of a woodworking plant that contains, in addition to ecologically excessive concentrations of mineral substances, contaminants such as phenols, formaldehyde, lignosulfonic and humic acids, hydrocarbons of petroleum products and many other substances that cause extremely high values of chemical (COD) ) and biochemical (BOD) oxygen consumption - up to (3-10) ⋅10 3 and (2-3) ⋅10 2 mg О 2 / dm 3, respectively.

Для обезвреживания подобных многокомпонентных сточных вод используют электрокондиционер воды АВЭ-32/300, обеспечивающий их комплексную очистку от загрязнений. Фактором, значительно снижающим эффективность очистки стоков при длительной работе, как и при использовании других видов технологического оборудования, является образование на гранулах фильтрующего материала и электродах отложений веществ, которые исключительно трудно удаляются обычными методами. Для периодической очистки фильтрующего материала и электродов используют схему фиг. 1 с конвертером рН воды, как в примерах 1-5. Один раз в сутки в течение 1 часа в ночное время, когда работа очистных сооружений прекращается, вентили переключают так, что через электрокондиционер поступает раствор с рН 2,5, генерированный в конвертере рН из водопроводной воды. Скорость прохождения раствором электродной камеры конвертера составляет 1,1⋅102 ч-1, напряженность поля между электродами - около 900 В/м. После кислотной промывки электрокондиционер промывают водопроводной водой в течение 45 мин, в течение которых пропускается 1,5 м3 воды.To neutralize such multicomponent wastewater, an electric air conditioner AVE-32/300 is used, which ensures their comprehensive purification from pollution. A factor that significantly reduces the efficiency of wastewater treatment during long-term operation, as with other types of technological equipment, is the formation on the granules of the filter material and electrodes of deposits of substances that are extremely difficult to remove using conventional methods. For periodic cleaning of the filter material and electrodes, the circuit of FIG. 1 with a pH converter for water, as in examples 1-5. Once a day for 1 hour at night, when the treatment plant stops working, the valves are switched so that a solution with a pH of 2.5, generated in a pH converter from tap water, enters through the air conditioner. The passage speed of the converter electrode chamber solution is 1.1⋅10 2 h -1 , the field strength between the electrodes is about 900 V / m. After acid washing, the air conditioner is washed with tap water for 45 minutes, during which 1.5 m 3 of water is passed.

Применение заявляемого способа и устройства обеспечивает необходимое снижение уровня загрязнений элементов электрокондиционера и благодаря этому его расчетную производительность при очистке производственных стоков на протяжении всего срока плановой эксплуатации в процессе которой ХПК снижается с 4000-4200 до 35-40 мг О2/дм3, а ВПК - с 220-240 до 8 мг О2/дм3.The application of the proposed method and device provides the necessary reduction in the level of contamination of the elements of the electric air conditioner and due to this, its estimated productivity during the purification of industrial effluents during the entire period of planned operation during which COD is reduced from 4000-4200 to 35-40 mg O 2 / dm 3 , and MIC - from 220-240 to 8 mg O 2 / dm 3 .

Пример 7. Обезвреживание производственных стоков (более экономичный режим).Example 7. The neutralization of production effluents (more economical mode).

Реализация заявляемого способа обработки позволяет очищать производственные сточные воды деревообрабатывающего завода, как в примере 6, однако с уменьшенными затратами воды на промывку или в другом варианте с меньшим экологическим ущербом среде в местах сброса промывных вод вследствие поддержания рН этих вод на уровне, боле близком к нейтральному. Для обезвреживания сточных вод деревообрабатывающего завода используют электрокондиционер воды АВЭ-32/300, как в примере 6. Для периодической очистки фильтрующего материала и электродов используют схему фиг. 1 с конвертером рН воды, как в примерах 1-5. В результате, как и в примере 6, ХПК снижается с 4000-4200 до 35-40 мг O2/дм3, а ВПК - с 220-240 до 8 мг O2/дм3. Один раз в сутки в ночное время, когда работа очистных сооружений прекращается, вентили переключают для промывки электрокондиционера так, что через него поступает раствор с рН 2,5, генерированный в конвертере рН из водопроводной воды. Скорость прохождения раствором электродной камеры конвертера составляет 1,1⋅102 ч-1, напряженность поля между электродами - около 900 В/м. После кислотной промывки электрокондиционера, длящейся 1 ч, от электродов конвертера рН отключают напряжение, и водопроводная вода, пропускаемая через конвертер, приобретает щелочные значения рН в интервале 11-12, что позволяет использовать раствор для нейтрализации кислотного стока, а также остаточной кислоты на внутренних элементах рабочей камеры электрокондиционера. В результате на сброс поступает раствор с рН, близким к 7,0. Промывку продолжают в течение 15 мин, в течение которых пропускается 0,5 м3 воды, что является более экономичным по затратам воды (по сравнению с примером 6) и абсолютно безвредным для окружающей среды с экологической точки зрения.The implementation of the proposed method of treatment allows you to clean the industrial wastewater of a woodworking plant, as in example 6, but with reduced water costs for flushing or in another embodiment with less environmental damage to the environment in the places where the wash water is discharged due to maintaining the pH of these waters at a level close to neutral . To neutralize the wastewater of a woodworking plant, an AVE-32/300 water air conditioner is used, as in Example 6. For the periodic cleaning of the filter material and electrodes, the circuit of FIG. 1 with a pH converter for water, as in examples 1-5. As a result, as in Example 6, COD decreases from 4000-4200 to 35-40 mg O2 / dm3, and MIC - from 220-240 to 8 mg O2 / dm3. Once a day at night, when the treatment plant stops, the valves are switched to flush the air conditioner so that a solution with a pH of 2.5 generated in a pH converter from tap water flows through it. The passage speed of the converter electrode chamber solution is 1.1⋅10 2 h -1 , the field strength between the electrodes is about 900 V / m. After an acid washing of the air conditioner lasting 1 h, the voltage is disconnected from the pH converter electrodes, and the tap water passed through the converter acquires alkaline pH values in the range 11-12, which allows the solution to be used to neutralize acid runoff, as well as residual acid on internal elements working chamber of an electric air conditioner. As a result, a solution with a pH close to 7.0 enters the discharge. Washing is continued for 15 minutes, during which 0.5 m 3 of water is passed, which is more economical in terms of water consumption (compared to Example 6) and absolutely environmentally friendly from an environmental point of view.

Пример 7. Очистка воды из поверхностного природного источника, содержащей повышенные концентрации кремния и органических веществ.Example 7. Purification of water from a surface natural source containing elevated concentrations of silicon and organic substances.

Производилась обработка воды из природного поверхностного источника (озера) методом мембранной очистки на ультрафильтрационной установке PRO-800 ("AquaPro"), выпускаемой английской фирмой "AQUAPRO INDUSTIAL CO., LTD". Вследствие быстрого образования - в течение 24-48 ч на мембранах осадка SiO2, углеводородов нефтепродуктов, и других органических веществ, загрязняющих озеро, удельная производительность и селективность фильтрации к концу указанного периода падает в два и более раз. С целью регулярного восстановления эффективности фильтрационного процесса объединяют ультрафильтрационную установку с конвертером рН согласно схеме фиг. 1. Для промывки используют щелочной раствор с рН 11. При этом удаление диоксида кремния осуществляется в соответствии с химическим уравнением:Water was treated from a natural surface source (lake) by membrane cleaning using an ultrafiltration unit PRO-800 ("AquaPro") manufactured by the English company "AQUAPRO INDUSTIAL CO., LTD". Due to the rapid formation - within 24-48 hours on the membranes of sediment SiO 2 , hydrocarbons, petroleum products, and other organic substances that pollute the lake, the specific productivity and filtering selectivity by the end of this period falls by two or more times. In order to regularly restore the efficiency of the filtration process, the ultrafiltration unit is combined with a pH converter according to the scheme of FIG. 1. For washing, an alkaline solution with a pH of 11 is used. In this case, the removal of silicon dioxide is carried out in accordance with the chemical equation:

2NaOH+SiO2=Na2SiO32O2NaOH + SiO 2 = Na 2 SiO 3 + H 2 O

Остальные компоненты при вышеуказанном значении рН просто растворяются и удаляются потоком водного раствора из ультрафильтрационного модуля.The remaining components at the above pH value simply dissolve and are removed by the flow of an aqueous solution from the ultrafiltration module.

Чтобы обеспечить рН 11 раствора для обратной промывки мембран конвертер рН, как в примере 4 заполняют катионитом КУ-2. Один раз в сутки в течение 2 часов в ночное время, когда работа фильтрационной установки не проводится, вентили системы переключают так, чтобы через электрокондиционер пропускался раствор с рН 11, генерированный в конвертере рН из водопроводной воды. Скорость прохождения раствора электродной камеры конвертера устанавливается на уровне около 0,5⋅103 ч-1, напряженность поля между электродами - около 780 В/м.To provide a pH of 11 of the backwash solution, the pH converter, as in Example 4, is filled with KU-2 cation exchanger. Once a day for 2 hours at night, when the filtration unit is not working, the valves of the system are switched so that a solution of pH 11 generated in a pH converter from tap water is passed through an electric air conditioner. The speed of passage of the solution of the electrode chamber of the converter is set at about 0.5 около10 3 h -1 , the field strength between the electrodes is about 780 V / m.

В итоге максимальный уровень очистки воды стабилизируется на требуемом уровне, а именно: по окисляемости - до 4-5 мг О2/дм3 и по мутности - до 1,2-1,4 мг/дм3.As a result, the maximum level of water purification is stabilized at the required level, namely: oxidizability - up to 4-5 mg О 2 / dm 3 and turbidity - up to 1.2-1.4 mg / dm 3 .

Пример 8. Очистка воды из поверхностного природного источника, содержащей повышенные концентрации солей жесткости, железа и хлоридов.Example 8. Purification of water from a surface natural source containing elevated concentrations of hardness salts, iron and chlorides.

Для обработки воды с жесткостью 11,2 мг⋅экв/дм3, содержанием железа 9,8 мг/дм3 и хлоридов 470 мг/дм3 с целью снижения содержания солей жесткости, железа и хлоридов используют осадительный фильтр со встроенными электродами - электрокондиционер воды АВЭ-32/300, заполненный кварцевым песком. В процессе эксплуатации фильтра происходит цементация загрузки за счет образования карбонатов кальция и магния на поверхности катодов и зерен кварца и вследствие этого - падение эффективности очистки. При длительной работе без кислотной промывки процесс очистки с требуемой производительностью может вообще прекратиться.For the treatment of water with a hardness of 11.2 mg⋅eq / dm3, iron content of 9.8 mg / dm3 and chlorides of 470 mg / dm3 in order to reduce the content of hardness salts, iron and chlorides, a precipitation filter with built-in electrodes is used - water electric air conditioner AVE-32 / 300 filled with quartz sand. During operation of the filter, cementing of the charge occurs due to the formation of calcium and magnesium carbonates on the surface of the cathodes and grains of quartz and, as a result, a decrease in the cleaning efficiency. With prolonged use without acid washing, the cleaning process with the required performance may stop altogether.

Электрохимический реактор, который попеременно выполняет функции то конвертера рН, то ионообменного фильтра, выполнен на базе электрокондиционера АВЭ-07/40, как в примере 3, однако в данном случае он заполнен на 50% смесью катионо- и анионообменных смол в пропорции 1,0:2,0. Благодаря этому, на стадии выполнения целевого процесса водоочистки вода, проходя через реактор частично деминерализуется, освобождаясь, главным образом, от катионов кальция и магния, обусловливающих жесткость воды, а также катионов железа и анионов хлора. Вода, поступающая из реактора с ионообменной загрузкой со скоростью 38 ч-1 в течение 3 ч., подается на электрофильтр (электрокондиционер) АВЭ-32/300, в котором происходит ее дальнейшее обезжелезивание, однако без образования отложений на катодах и цементации наполнителя - кварцевого песка. По прошествии 3 ч на электроды подается электрическое напряжение, обеспечивающее напряженность поля между электродов около 1,2⋅103 В/м. В таком режиме вода с рН раствора 2,4 поступает на промывку электрокондиционера и в течение 1 ч активно вымывает из него следы солей жесткости и загрязнений гидроксидами железа, не давая в последствие из них образоваться прочным отложения.The electrochemical reactor, which alternately performs the functions of either a pH converter or an ion exchange filter, is made on the basis of the AVE-07/40 air conditioner, as in example 3, but in this case it is 50% filled with a mixture of cation and anion exchange resins in a proportion of 1.0 : 2.0. Due to this, at the stage of the target water treatment process, the water passing through the reactor is partially demineralized, being released mainly from calcium and magnesium cations, which determine the hardness of water, as well as iron cations and chlorine anions. Water coming from the ion-exchange reactor at a rate of 38 h -1 for 3 hours is fed to an AVE-32/300 electrostatic precipitator (electric air conditioner), in which it is further deferred, but without deposit formation on the cathodes and cementation of the quartz filler sand. After 3 hours, an electric voltage is applied to the electrodes, providing a field strength between the electrodes of about 1.2⋅10 3 V / m. In this mode, water with a pH of 2.4 is supplied to the washing of the electric air conditioner and within 1 hour actively traces traces of hardness salts and contaminants from iron hydroxides from it, preventing solid deposits from forming from them.

В результате осуществления обработки воды описанным способом эффективность работы осадительного фильтра удается поднять как по показателям очистки (снижение концентрации железа с 9,8 до 0,2-0,3 мг/дм3, хлоридов - с 470 до 50-70 мг/дм3, солей жесткости - с 11,2 до 3,5 мг⋅экв/дм3), так и по стабильности степени очистки на протяжении длительного времени - 1 года и более в течение всего периода эксплуатации оборудования.As a result of the water treatment in the described way, the efficiency of the precipitation filter can be increased both in terms of purification (reduction in the concentration of iron from 9.8 to 0.2-0.3 mg / dm 3 , of chlorides from 470 to 50-70 mg / dm 3 , hardness salts - from 11.2 to 3.5 mg ⋅ eq / dm 3 ), and for the stability of the degree of purification over a long time - 1 year or more during the entire period of operation of the equipment.

Claims (6)

1. Способ промывки технологического оборудования для обработки потребительской воды и стоков промывочным раствором с пониженным или повышенным рН, отличающийся тем, что для приготовления промывочного раствора к технологическому оборудованию подключают электрохимический реактор, межэлектродное пространство которого частично заполнено гранулами анионита и/или катионита, электроды реактора соединяют с положительным и отрицательным полюсами источника постоянного напряжения и пропускают воду с нейтральным рН при напряженности электрического поля в межэлектродном пространстве 1*102-3*103 В/м, а для восстановления исходного состояния ионообменных смол электроды отключают от источника напряжения и через камеру электрохимического реактора пропускают воду с нейтральным рН.1. A method of washing technological equipment for treating consumer water and wastewater with a washing solution with a lowered or increased pH, characterized in that an electrochemical reactor is connected to the technological equipment for the preparation of the washing solution, the interelectrode space of which is partially filled with anion exchange resin and / or cation exchange resin, and the reactor electrodes are connected with positive and negative poles of a constant voltage source and pass water with a neutral pH at an electric The field in the interelectrode space is 1 * 10 2 -3 * 10 3 V / m, and to restore the initial state of ion-exchange resins, the electrodes are disconnected from the voltage source and water with a neutral pH is passed through the chamber of the electrochemical reactor. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что приготовление промывочного раствора осуществляют в два этапа, на первом из которых при поданном на электроды напряжении генерируется раствор с целевым значением рН, а на втором этапе при регенерации ионообменных смол генерируется раствор со значением рН, обеспечивающим полную или частичную нейтрализацию промывочного раствора, используемого на первом этапе.2. The method according to p. 1, characterized in that the preparation of the washing solution is carried out in two stages, at the first of which, at a voltage applied to the electrodes, a solution with a target pH value is generated, and at the second stage, when a ion-exchange resin is regenerated, a solution with a pH value is generated, providing full or partial neutralization of the washing solution used in the first stage. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обесточенный электрохимический реактор подключают к технологическому оборудованию на стадии обработки потребительской воды и стоков, а при промывке технологического оборудования на электроды реактора подают напряжение, а перед выполнением стадии обработки потребительской воды и стоков ионообменные смолы, промывают водным раствором с нейтральным рН.3. The method according to p. 1, characterized in that the de-energized electrochemical reactor is connected to the processing equipment at the stage of processing consumer water and waste water, and when washing the processing equipment, voltage is applied to the reactor electrodes, and before the stage of processing consumer water and waste water, ion-exchange resins, washed with an aqueous solution with a neutral pH. 4. Устройство промывки технологического оборудования для обработки потребительской воды и стоков промывочным раствором с повышенным или пониженным рН способом по пп. 1-3, отличающееся тем, что содержит электрохимический реактор для приготовления промывочного раствора из воды, межэлектродное пространство которого частично заполнено гранулами анионита и/или катионита, коммутируемый с источником напряжения и подключенный к технологическому оборудованию.4. A device for washing technological equipment for the treatment of consumer water and wastewater with a washing solution with an increased or lowered pH by the method according to paragraphs. 1-3, characterized in that it contains an electrochemical reactor for preparing a washing solution of water, the interelectrode space of which is partially filled with granules of anion exchange resin and / or cation exchange resin, switched with a voltage source and connected to technological equipment. 5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что снабжено системой трубопроводов и элементов запорно-регулирующей арматуры, обеспечивающей возможность попеременного использования электрохимического реактора с ионообменными смолами в качестве дополнительного модуля ионообменной обработки потребительской воды и стоков или модуля преобразования рН промывочного раствора.5. The device according to claim 4, characterized in that it is equipped with a system of pipelines and elements of shut-off and control valves, providing the possibility of alternating use of an electrochemical reactor with ion-exchange resins as an additional module for ion-exchange processing of consumer water and effluents or a module for converting the pH of the washing solution. 6. Устройство по п. 4 или 5, отличающееся тем, что в качестве технологического оборудования обработки потребительской воды и стоков использованы нагревательный прибор, мембранные, сорбционные, осадительные фильтры и/или электрокондиционеры воды.6. The device according to claim 4 or 5, characterized in that the heating equipment, membrane, sorption, precipitation filters and / or water electric conditioners are used as technological equipment for treating consumer water and wastewater.
RU2014115401A 2014-04-16 2014-04-16 Method and device for treatment of aqueous solutions RU2706321C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014115401A RU2706321C2 (en) 2014-04-16 2014-04-16 Method and device for treatment of aqueous solutions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014115401A RU2706321C2 (en) 2014-04-16 2014-04-16 Method and device for treatment of aqueous solutions

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014115401A RU2014115401A (en) 2015-10-27
RU2706321C2 true RU2706321C2 (en) 2019-11-15

Family

ID=54362563

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014115401A RU2706321C2 (en) 2014-04-16 2014-04-16 Method and device for treatment of aqueous solutions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2706321C2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1834852A3 (en) * 1992-01-30 1993-08-15 Boris B Zhuravlev Apparatus for producing high-ohm water
RU2075994C1 (en) * 1995-04-27 1997-03-27 Виталий Сергеевич Андреев Method and apparatus (versions) for liquids purification
RU80840U1 (en) * 2008-07-22 2009-02-27 Виталий Сергеевич Андреев DEVICE FOR INCREASING BIOLOGICAL ACTIVITY AND PURIFICATION OF WATER (OPTIONS)
RU2385443C1 (en) * 2008-10-30 2010-03-27 Общество с ограниченной ответственностью "ИНЖЕНЕРНЫЙ СЕРВИС" Mobile flushing device for heating and water supply systems
JP2011136333A (en) * 2010-12-13 2011-07-14 Masaaki Arai Toilet seat with local cleaning function, floor washer, cooling tower, air washing system, wastewater treatment system, contact lens washer, shower device, dialyzer, medical instrument washing apparatus, affusion and sprinkling system for agricultural use, bactericidal mask, dish washer, washing/sterilizing device for meat or the like, washing system, defecation device deodorization system, food sterilizing/cleaning system, and bathroom/pool bactericidal system
JP2012091174A (en) * 2012-01-13 2012-05-17 Kurita Water Ind Ltd Method for cleaning electric deionizer

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1834852A3 (en) * 1992-01-30 1993-08-15 Boris B Zhuravlev Apparatus for producing high-ohm water
RU2075994C1 (en) * 1995-04-27 1997-03-27 Виталий Сергеевич Андреев Method and apparatus (versions) for liquids purification
RU80840U1 (en) * 2008-07-22 2009-02-27 Виталий Сергеевич Андреев DEVICE FOR INCREASING BIOLOGICAL ACTIVITY AND PURIFICATION OF WATER (OPTIONS)
RU2385443C1 (en) * 2008-10-30 2010-03-27 Общество с ограниченной ответственностью "ИНЖЕНЕРНЫЙ СЕРВИС" Mobile flushing device for heating and water supply systems
JP2011136333A (en) * 2010-12-13 2011-07-14 Masaaki Arai Toilet seat with local cleaning function, floor washer, cooling tower, air washing system, wastewater treatment system, contact lens washer, shower device, dialyzer, medical instrument washing apparatus, affusion and sprinkling system for agricultural use, bactericidal mask, dish washer, washing/sterilizing device for meat or the like, washing system, defecation device deodorization system, food sterilizing/cleaning system, and bathroom/pool bactericidal system
JP2012091174A (en) * 2012-01-13 2012-05-17 Kurita Water Ind Ltd Method for cleaning electric deionizer

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014115401A (en) 2015-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhao et al. Hardness, COD and turbidity removals from produced water by electrocoagulation pretreatment prior to reverse osmosis membranes
AU2014235607B2 (en) Electrochemical water treatment system and method
US9834458B2 (en) Performance enhancement of electrochemical deionization devices by pre-treatment with cation exchange resins
Čuda et al. Reverse osmosis in water treatment for boilers
CN105236661A (en) Zero-wastewater discharge system and method for preparing ultrapure water
CN104556535A (en) Sewage treatment method
CN107758941B (en) Green energy-saving desulfurization wastewater treatment system
RU122649U1 (en) AUTOMATIC MODULAR WATER TREATMENT STATION
WO2011163361A1 (en) Water treatment method and apparatus
CN101935111A (en) Wastewater recycling preparation system with low energy consumption
KR20170087005A (en) A system for seawater desalination using water blending
Santos et al. Integrated membrane process (UF/RO/EDI) for treating a petrochemical wastewater to obtain ultrapure water for industrial reuse
CN201634524U (en) Advanced treatment equipment for refinery sewage
RU2706321C2 (en) Method and device for treatment of aqueous solutions
RU128608U1 (en) MODULAR WATER TREATMENT STATION WITH INTEGRATED DEMERGENATION AND PURE WATER RESERVOIR
AU2016253485A1 (en) Scale removal system
RU2686146C1 (en) Water degassing method
JP2006272031A (en) Apparatus for producing drinking water
Choshnova Improving of the water preparation systems in the industry thermal power plants
Wang et al. Cooling tower and boiler water treatment terminologies
RU2281257C2 (en) Method of production of highly demineralized water
CN219950598U (en) Reverse osmosis water treatment system
Zadghaffari et al. Water softening using caustic soda: privileges and restrictions
Khedr Processing of desalination reject brine for optimization of process efficiency, cost effectiveness and environmental safety
Banerjee Practical Guide to Thermal Power Station Chemistry: Edition 1

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20180615

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20190626

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190909