SU1747391A1 - Способ очистки природной воды - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : в природную воду ввод т смесь сульфата алюмини  (в пересчете на А(20з) с природным силикатом и водой. Компоненты смешивают в массовом соотношении сульфат алюмини : природный силикат:вода, равном 1::(0,5-2,0):(11,5- 49,0) в течение 1-2 ч. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к очистке воды и может быть использовано дл  обработки природных вод.

Известен способ обработки воды в муниципальных и промышленных водных системах , заключающийс  во введении вместе с флокул нтом мелкоизмельченного кальцита .

Недостатком указанных способов  вл етс  инертность вводимых добавок, которые служат только дл  механического осаждени  образуемых хлопьев, не оказыва  на процесс хлопьеобразовани  существенного физико-химического -воздействи . Происходит лишь улучшение процесса седиментации . Кроме того, ввод песка в коагулированную воду на стадии седиментации создает технологические трудности при эксплуатации и требует специального оборудовани  дл  его осуществлени .

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ очистки природной воды, который заключаетс  во введении в обрабатываемую воду дополнительно к раствору дозируемого коагул нта замутнител  в виде взвеси или коллоидного вещества, например тонкого глинистого замутнител  - бентонита с размером частиц менбе 3 мкм в количестве Юмг/дм3. Это сокращает врем  хлопьеобразовани  на 30-50% и уменьшает необходимую дозу коагул нта.

Как показали наши исследовани  при очистке днепровской воды способом по прототипу не достигаетс  достаточно высока  степень очистки воды. При этом следует отметить , что остаточна  концентраци  AI +в очищенной воде превышает требовани  (0,2 мг/дм руководства ВОЗ по контролю качества питьевой воды.

Целью изобретени   вл етс  повышение степени очистки воды и снижение остаточного содержани  алюмини  в очищенной воде.

Дл  достижени  поставленной цели предложен способ очистки природной воды , состо щий втом, что природный силикат

со

С

2

VI CJ Ю

предварительно смешивают с сульфатом алюмини  и водой в состо нии сульфат алюмини  (в пересчете на ):природный си- ликат:вода, равном 1 ;(0,5-2,0):(11,5-49). Полученный реагент ввод т в обрабатываемую воду, отстаивают и отдел ют образующийс  осадок. При этом смешение компонентов осуществл ют в течение 1-2 ч. При Этом в качестве природного силиката используют клиноптилолит или сапонит и обрабатывают воду дисперсией природного силиката в водном растворе коагул нта.

При введении в водный раствор коагул нта природного силиката происходит замещение катионов № и Са+, наход щихс  в структуре клиноптилолита и сапонита, на ионы AI , что обеспечивает по вление дополнительных центров коагул ции дисперсных примесей, а также создание сорбционных центров дл  удалени  гумусовых веществ. При этом введение пылевидных фракций клиноптилолита и частичный гидролиз преп тствуют быстропротекаю- щим процессам полимеризации основных солей AI, что ведет к уменьшению удельной поверхности образующегос  гидроксидэ алюмини . В результате предварительного введени  дисперсных минералов в раствор коагул нта достигаетс  пролонгирующее действие ионов AI3+ на очищаемую систему. Существенным моментом  вл етс  врем  перемешивани  природного силиката в водном растворе коагул нта, которое обеспечивает, в основном, протекание ионообменных процессов, частичный гидролиз солей алюмини . Это приводит к созданию на поверхности частиц силикатов активных центров дл  поглощени  гумусовых веществ и других загр знений.

Обработка воды, полученной таким образом , дисперсией обеспечивает максимальное оседание хлопьевидных продуктов гидролиза с сорбированными на них различными загр знени ми и более полное участие соединений алюмини  в самом процессе гидролиза, что приводит к глубокой очистке воды от гумусовых и взвешенных веществ при одновременном снижении остаточных концентраций AI 4.

Способ реализуют следующим образом .

Дл  очистки воды р.Днепр использовали молотый клиноптилолит Сокирницкого месторождени  Закарпатской области УССР зернением менее 0,25 мм с содержанием основного минерала не менее 70% (группа А) и сульфат алюмини  ГОСТ 12966- 85 с содержанием AteOa не менее 15%.

На реагентном хоз йстве водопроводной станции приготавливают раствор сернокислого глинозема с концентрацией (по ) 5-8%, т.е. в массовом соотношении содержани  А120з к воде как 1:(11,5-19,0). Дл  приготовлени  дисперсии природного

силиката используют как указанный раствор , так и разбавленный раствор коагул нта с соотношением AlaOaiHaO, равном 1:(19 49). Исходный раствор глинозема (коагул нта ) перекачивают в расходные баки,

0 куда и подаетс  пылевидный природный силикат . Ввод природного силиката может осуществл тьс  как в сухом виде, так и вместе с водой в виде суспензии. Массовое соотношение коагул нта (в пересчете на АЬОз)

5 природного силиката и воды составл ет 1 :(0,5-2,0):(11,5-49,0). Приготовление дисперсии осуществл ют при посто нном перемешивании сжатым воздухом, поступающим по воздухораспределительной

0 системе дренажных труб, уложенных на дне расходного бака. Необходимое врем  контакта (перемешивани ) природного силиката в водном растворе коагул нта составл ет 1-2 ч.

5Дозирование полученной дисперсии

производ т по традиционной схеме, прин той на станции водоподготовки (обычно насосами-дозаторами ). Место ввода реагента - смесительные устройства. После обработ0 ки сырой воды указанным реагентом и образовани  хлопьев продуктов полного гидролиза вода направл етс  на отстаивание до полного осветлени  ее (выпадени  хлопьев в осадок) в отстойных сооружени х,

5 а затем поступает на фильтры.

Пример (по предлагаемому способу). Проведению исследований предшествовало приготовление коагулирующей дисперсии . К 100 мл раствора сернокислого

0 глинозема с 5% содержанием А120з добавл ли 5 г клиноптилолита, что соответствовало массовому соотношению коагул нта (в пересчете на AlaOs). природного силиката и воды 1:1:19, затем смесь выдерживали в те5 чение 1 ч, посто нно барботиру  дисперсию воздухом

Эксперименты проводились на воде реального поверхностного источника (р.Днепр) с содержанием различных дис

0 персных примесей, обуславливающих мутность 5,1 мг/дм3 и цветность 49 град. В 1 л исследуемой воды при посто нном перемешивании л вводили 0,3 мл 5%-ной дисперсии клиноптилолита в водном растворе

5 сернокислого глинозема, что обеспечивало дозу коагул нта 15 мг/дм3, счита  по . Производили быстрое перемешивание со скоростью вращени  мешалки 100 об/мин в течение 2 мин. Затем, снизив скорость до 60 об/мин, осуществл ли медленное перемешивание в течение 15 мин, при котором достигалось полное окончание процесса хлопьеобразовани . Обработанна  вода отстаивалась в течение 30 мин, Режимы перемешивани  были установлены исход  из условий работы реальных сооружений станций водоподготовки.

В осветленной пробе определ ли мутность , цветность и остаточный алюминий. Очищенна  вода имела следующие показа- тели: мутность 0,4 мг/дм3, цветность 9 град, что соответствовало эффекту очистки 92 и 82% соответственно при концентрации остаточного алюмини  0,12 мг/дм3,

Опыты по определению оптимальных параметров очистки с использованием дисперсий природных силикатов в водном растворе сернокислого глинозема (коагул нта) проводили аналогично описанному выше опыту с варьированием массового соотно- шени  сульфата алюмини  (счита  по АЬОз), природного силиката, воды и времени выдерживани  дисперсии.

Результаты опытов представлены в таблице .

Установлено, что предлагаемые соотношени  коагул нта, природного силиката и воды в дисперсии, а также врем  перемешивани  компонентов дисперсии выбраны из условий, обеспечивающих максимальную эффективность очистки воды с минимальным количеством остаточного алюмини  , Применение предлагаемого способа характеризуетс  снижением мутности (пример 23, прототип) до 0,3-0,9 мг/дм3, т.е. в 1,3-4 раза, или увеличением степени очистки с 76 до 82-94%, а также уменьшением цветности обработанной воды с 17 град до 7-15 град, т.е. в 1,1-2,4 раза, или по эффектности очистки - с 65 до 69-86%, При этом концентра- ци  остаточного алюмини  (примеры 1 - 15) не превышает требовани  руководства ВОЗ (0,2 мг/дм3).

Запредельное снижение соотношени  коагул нта и природного силиката (т.е. уменьшение содержани  силиката в дисперсии ) не приводит к желаемому результату: цветность, 22 град, остаточный А13+ 0,32 мг/дм3 (пример 17).

Запредельное повышение содержа- ни  природного силиката в дисперсии (пример 18) нерационально, так как степень очистки не увеличиваетс .

Важным моментом в осуществлении способа  вл етс  врем  перемешивани  компонентов дисперсии, которое должно составл ть 1-2 ч. Если врем  перемешивани  ниже предлагаемого предела (пример 19), эффективноть очистки недостаточно высока (78% по мутности и 65% по цветности),

так как не обеспечиваетс  необходимое врем  дл  полного прохождени  ионообменных процессов и по влени  дополнительных центров коагул ции и сорбции дисперсных примесей. Отсутствует результат пролонгирующего действи  ионов AI3 на очищаемую систему.

Если врем  перемешивани  компонентов выше предлагаемого предела (пример 20), дальнейшее увеличение степени очистки не происходит, т.е. повышение времени свыше 2 ч технологически не оправдано.

Запредельные количества воды в дисперсии не обеспечивают требуемого резуль- тата. При содержании воды в смеси, превышающем верхний предел, т.е. при соотношении 1:1:65, происходит преждевременный гидролиз коагул нта, что приводит к снижению содержани  активных ионов алюмини  и отрицательно отражаетс  на качестве очистки (пример 21).

При содержании воды в смеси ниже предлагаемого соотношени  (например, 1:1:9) использование полученного реагента приводит к снижению эффективности процесса очистки воды (пример 22).

Предлагаемый способ позвол ет увеличить степень очистки по показателю мутности до 82-94% и по цветности до 69-86% при обеспечении содержани  остаточного алюмини  ниже требовани  руководства ВОЗ (0,2 мг/дм3).

По сравнению с известными способами очистки воды (пример 23, прототип) предлагаемый способ повышает степень очистки по мутности в 1,3-4 раза и по цветности в 1,1-2,4 раза.

Предлагаемый способ легко применим на реальных станци х водоподготовки и не требует дополнительных капитальных вложений . Используемые реагенты имеют относительно невысокую стоимость.

Высока  эффективность очистки природной воды от дисперсных примесей и гумусовых веществ, простота, использование недефицит ных реагентов позвол ет широко применить предлагаемый способ на водоочистных станци х.

Claims (2)

1. Способ очистки природнбй воды, включающий введение природного силиката и сульфата алюмини , отстаивание и отделение образующегос  осадка, отличающийс  тем, что, с целью повышени  степени очистки и снижени  остаточного содержани  алюмини  в очищенной воде, природный силикат предварительно смешивают с сульфатом алюмини  и водой в массовом соотношении сульфат алюмини  (в пересчете на ):природный силикат:во- да, равном 1:(0,5-2,0):{11,5-49,0).

2. Способ по п. 1,отличающийс  тем, что сульфат алюмини  смешивают с природным силикатом и водой в течение 1-2 ч.

Примечание. Доза коагул нта в пересчете на 15 мг/дмэ.

Исходна  вода р.Днепр: мутность 5,1 мг/дмэ, цветность i9 град.