Спосіб очищення води від хімічних сполук та біологічних домішок

Корисна модель має відношення до технологій підготовки води як для промислового так і побутового використання, а саме для виділення з природної води органічних кислот, які визначають, в деякій мірі, колір води, не розчинених часток речовин, які визначають затемненість води, наявність нафтопродуктів, органічних з'єднань та біологічних домішків у вигляді шкідливих живих мікроорганізмів, які присутні у воді. Відомий спосіб очищення води який полягає у використанні хімічних реагентів, з яких шляхом розчинення їх у воді отримують коагулянт, за допомогою якого вилучають домішки з води. Такими реагентами можуть бути, наприклад, розчин солі NaCI у воді, або сірчанокислий алюміній. Недоліком цього способу є значні витрати реагентів, дуже малі властивості одновалентного Na що до коагуляції речовин, що знаходяться у воді та наявність у очищеній воді іонів кислотного залишку сірчаної кислоти. Відомий також спосіб чистки природних вод [А.С. № 1832116 МПК С02F1/46 1984p.], який прийнято за прототип, за яким обробку води здійснюють послідовно у магнітному полі та в електрокоагуляторі з алюмінієвими електродами при підтриманні на них щільності струму 10-20А/м2 із зміною полярності на них через 14-15 хвилин. Недоліком відомого способу очищення природних вод за прототипом є те, що не всі хімічні з'єднання, а тим більш, хімічно зв'язані групи та біологічні домішки у вигляді, наприклад, шкідливих мікроорганізмів вилучаються при очищенні води за вказаним способом. Для усунення вказаних недоліків молекули хімічних з'єднань руйнують, виконуючи їх деструкцію, а біологічні домішки у вигляді, наприклад, шкідливих мікроорганізмів, які входять у склад води на початку її очищення фізично знищують. Руйнування (деструкцію) хімічних з'єднань та фізичне знищення біологічних домішків, наприклад, мікроорганізмів відбувається завдяки того, що перед подачею води на електрокоагуляцію виконують активне її гідродинамічне кавітаціювання. Для вилучення з води складових хімічних з'єднань та залишків мікроорганізмів - біологічних домішків утворюють гідрооксид металу, наприклад, алюмінію - як коагулянту, на який осаджують вказані частки, що знаходяться у воді і вилучають їх з води шляхом відстоювання або фільтрації. Після вилучення часток з води шляхом відстоювання або фільтрації виконують пасивне кавітаціювання води повітрям, що забезпечує перемішування її з повітрям, при цьому хімічно зв'язані групи, які не вдалось вилучити за допомогою коагулянту руйнують, окиснюючи їх киснем, який входить в склад повітря. Метою корисної моделі є підвищення ефективності очищення води від хімічних з'єднань та біологічних домішків. На фіг. 1 наведена схема технологічного процесу способу очищення води від хімічних з'єднань та біологічних домішків. Поставлена мета досягається тим, що при очищенні води від хімічних з'єднань та біологічних домішків виконують електрокоагуляцію води з використанням, наприклад, алюмінієвих електродів та фільтрацію. При цьому, перед подачею води на електрокоагуляцію виконують активне її гідродинамічне кавітаціювання, при якому, руйнують молекули хімічних з'єднань, виконуючи їх деструкцію, та фізично знищують біологічно активні домішки, які входять у склад води на початку її очищення, утворюють гідрооксид металу ( наприклад, алюмінію), а саме коагулянту – АІ(ОН)3 , за схемою: Al - 3e - ® Al+3 Al + 3 + 3(OH) - ® Al(OH)3 , на який осаджують частки, що знаходяться у воді і вилучають їх з води при відстоюванні або фільтрації, а після вилучення часток з води виконують пасивне кавітаціювання води - аерацію киснем, при якому руйнують хімічно зв'язані групи, окиснюючи їх киснем. Суть корисної моделі пояснюється схемою (фіг. 1) , на якій наведена технологія здійснення способу очищення води від хімічних з'єднань та біологічних домішків. Очищення води починається з подачі 1 (фіг. 1) води на очищення (ділянка А). На ділянці В виконують активне гідродинамічне кавітаціювання 2 води, при якому руйнують молекули хімічних з'єднань , здійснюючи їх деструкцію 3 та фізично знищують біологічні домішки 4, наприклад, шкідливі мікроорганізми, які входять у склад води на початок її очищення. Далі, утворюють гідрооксид металу (наприклад, алюмінію - це визначається матеріалом електродів при електрокоагуляції), а саме, утворюють поз. 5 коагулянт АІ(ОН)3, , на який осаджують 6 (ділянка С) складові молекул хімічних з'єднань 3 та залишки фізично знищених біологічних домішок 4 та деяких інших часток, що знаходяться у воді після активного її кавітаціювання 2 (фіг. 1). Вилучення зазначених часток з води виконують на ділянці Д, на якій здійснюють її фільтрацію. Руйнування деяких хімічно зв'язаних груп додатково здійснюють на ділянці Е, де виконують пасивне кавітаціювання 8, яке полягає у аерації води киснем, при якому руйнують хімічні зв'язані групи, окиснюючи їх киснем (ділянка Е). Очищену, таким чином, воду подають 9 на споживання. Здійснення способу очищення води від хімічних з'єднань та біологічних домішків починають з подачі 1 води на очищення (фіг. 1) ділянка А. На ділянці В (фіг. 1) виконують активне гідродинамічне кавітаціювання 2 води , при якому руйнують молекули хімічних з'єднань З (фіг.1), здійснюючи їх деструкцію та фізично знищують біологічні домішки 4, які входять у склад води на початок її очищення. При активному кавітацію ванні 2 утворюються кавітаційні пухирці. При цьому кількість кавітаційних пухирців в 1 мм 3 рідини може сягати від 1000 до 10000 одиниць, які у процесі кавітації безперервно «вибухають - зхлопують» з виділенням відповідної енергії. При цьому, для руйнування зв'язків у молекулах хімічних з'єднань використовують саме енергію «зхлопувань» кавітаційних пухирців. Енергія та умови « зхлопування » кавітаційних пухирців характеризуються супроводженням локального підвищення тиску до 7000атм. та температури до 10000 градусів С . При таких умовах відбувається руйнування 3 (фіг. 1) зв'язків у молекулах хімічних з'єднань з де - асиміляцією між їх складовими, а біологічні домішки у вигляді, наприклад, шкідливих мікроорганізмів фізично знищують 4 (фіг. 1), так як створені умови активним кавітаціюванням не відповідають умовам їх життєдіяльності, а саме, механічні дії, високий локальний тиск (до 7000атм.) та висока температура (до 10000 °С). Для вилучення складових хімічних з'єднань та біологічних домішків, які утворилися після активного кавітаціювання 2 води утворюють 5 (фіг.1) коагулянт у вигляді гідрооксиду металу. А так як електроди виконані з алюмінію, утворюють коагулянт у вигляді гідрооксиду алюмінію АІ(ОН)3 за схемою: Al - 3e - ® Al+3 Al + 3 + 3(OH) - ® Al(OH)3 , при цьому, в наслідок дії електричного струму атом алюмінію втрачає з зовнішньої орбіти 3 електрона і стає, таким чином, позитивно зарядженим іоном із знаком (+3). Далі один позитивно заряджений іон алюмінію (Al+3) приєднує до себе три гідроксильні групи (ОН) із знаком (-), які утворюють гідрооксид алюмінію Al(OH)3 - тобто коагулянт, на який, ділянка С, осаджують 6 складові молекул хімічних з'єднань, які утворились на ділянці В поз. З та залишки фізично знищених біологічних домішок, ділянка В поз.4. Вилучення зазначених часток з води завдяки коагулянту виконують на ділянці Д поз. 7, на якій здійснюють фільтрацію води. На ділянці Е виконують поз. 8 пасивне кавітаціювання профільтрованої 7 води, яке полягає у аерації води киснем, при якому руйнують хімічно зв'язані групи, окиснюючи їх киснем - ділянка Е. Руйнування хімічно зв'язаних груп, наприклад, фенолу виконують у присутності кисню, у вигляді: С6Н5(ОН)+7O2=6СО2+3Н2О, при цьому, на одну молекулу фенолу необхідно достатньо велика кількість кисню - сім молекул кисню. Для цього і виконують пасивне кавітаціювання - аерацію води киснем поз. 8 (фіг. 1). В наслідок окиснення фенолу його молекула руйнується з утворенням трьох молекул води (Н2О) та шести молекул газу (СО2). Очищену, таким чином, воду подають 9 на споживання (фіг. 1). Таким чином, технологія очищення води від хімічних з'єднань та біологічних домішків складається з окремих операцій, які виконують на таких ділянках: А - подача води на очищення; В - активне кавітаціювання води, деструкція молекул хімічних з'єднань, фізичне знищення біологічних домішків; С - утворення коагулянту Al(OH)3, осаджування на коагулянт часток, що присутні у воді; Д - фільтрація води (вилучення з води часток, які присутні у воді); Е - пасивне кавітаціювання води (аерація води киснем); - подача очищеної води на споживання. Увесь наведений перелік операцій по очищенню води від хімічних з'єднань та біологічних домішок забезпечить виконання поставленої мети корисної моделі - підвищення ефективності очищення води від хімічних з'єднань та біологічних домішок.