Спосіб очистки води

Спосіб очистки води, що включає обробку останньої коагулянтом та алюмосилікатом, який відрізняється тим, що як алюмосилікат використовують каолініт, модифікований поліоксикатіоном алюмінію [Al13O4(OH)28(H2O)8]3+ у кількості 1,5-2,1 мас. % від маси каолініту, і обробку води здійснюють послідовним введенням модифікованого каолініту та коагулянта. Винахід відноситься до області обробки води, зокрема, до області реагентної очистки води й може бути використаний для очистки висококольорових природних вод. Відомий спосіб очистки річкових вод з додаванням у воду, яку коагулюють, піску як каламутника (фракція 10-100мкм і доза 1-2г/м), що прискорює відстоювання суспензії та поліпшує ступінь очистки води від органічних речовин [Condert E. La decautation a floks lestes de mikrosable. Sedimentation using light sand flocs «Frib CEBEDAU», 1980, 33, №443, p.427-440 (франц.)] [1]. Недоліком способу [1] є інертність добавки, що вводиться, яка служить тільки для механічного осадження утворених пластівців, і не спричиняє істотного фізико-хімічного впливу на процес утворення пластівців. Відомий спосіб обробки води в муніципальних та промислових водних системах [А. К. Запольський, Н. А. Мішкова-Клименко, І.М. Астрелін, М. Т. Брик, П. І. Гвоздяк, Т. В. Князькова / Фізико-хімічні основи технології очищення стічних вод: Підручник. -К.: Лібра, 2000.- 552с., С.136-138] [2]. Спосіб полягає у введенні у воду, що очищається, коагулянту сульфату алюмінію дозою 50-80мг/дм3. Під час процесу коагуляції відбувається утворення агрегатів розміром 0,003-0,007м, які осідають під дією сили гравітації. При обробці висококольорових вод необхідно підлужувати воду після введення коагулянту, використовуючи при цьому гідроксид і карбонат натрію. Це негативно позначається на подальших процесах фільтрації води. Як випливає з технічної сутності способу [2] його реалізація не забезпечує ефективне очищення висококольорових вод. Найбільш близьким до винаходу за технічною сутністю та ефектом, що досягається, є спосіб очистки води [Фрог Б. Н., Левченко А. П. / Водоподготовка: учебное пособие для вузов. М.: ИздвомгУ, 2003, 680с., С. 92-93] [3]. Сутність способу [3] полягає у введенні у воду, яку обробляють, додатково до розчину дозуємого коагулянту, каламутника у вигляді суспензії або колоїдної речовини, наприклад, тонкого глинистого каламутника бентоніту з розміром часток менш 3мкм у кількості 10мг/дм3. Це скорочує час утворення пластівців на 30-50% і зменшує необхідну дозу коагулянту. Для оцінки ефективності відомого способу [3] були проведені дослідження з очищення дніпровської води з вихідними показниками: каламутністю - 5,1мг/дм3 і кольоровістю - 70град. (19) UA (11) 75854 (13) C2 (21) a200507477 (22) 27.07.2005 (24) 15.05.2006 (46) 15.05.2006, Бюл. № 5, 2006 р. (72) Малиш Галина Миколаївна, Лук'янова Віталіна Віталіївна, Тельбіз Герман Михайлович, Бондаренко Світлана Володимирівна, Тарасевич Юрій Іванович (73) ІНСТИТУТ КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ ТА ХІМІЇ ВОДИ ІМ. А.В.ДУМАНСЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ (56) Запольський А.К., Мішкова-Клименко Н.А., інш. Фізико-хімічні основи технології очищення стічних вод. Підручник. - К.: Лібра, 2000, с.115-139 Фрог Б. Н., Левченко А.П. Водоподготовка. Учебное пособие для вузов. М.: Изд-во МГУ, 2003, c.9195 3 75854 4 Коагулювання проводили на лабораторному пеня очистки від органічних і завислих речовин і флокуляторі із циліндрами ємністю 1дм3. В воду, зниження вторинного забруднення води алюмініщо очищається, вводили сірчанокислий алюміній єм. (доза коагулянту Дк=70мг/дм3), потім 1мл 1%-ної Спосіб реалізується таким чином. Очищенню дисперсії бентонітової глини, що відповідає дозі підлягала вода р. Дніпро з наступними показника3 каламутника 10мг/дм . Після цього воду перемішуми: вали зі швидкістю 60об/хв протягом 15хв., а потім - кольоровість 65-75град; відстоювали 40хв. Для аналізу сифоном відбирали - каламутність 4,8-5,3мг/дм. 0,30-0,35дм3 проясненої води з верхніх шарів циПопередньо готовили алюмосилікат, модифіліндрів і оцінювали її якість за показниками: кокований поліоксикатіонами алюмінію. Для цього льоровість, каламутність, залишковий алюміній. брали каолініт (Глухівського родовища, Дані представлені в таблиці, приклад 13. Sпит=70м2/г) фракції менш 0,25мм у вигляді 10%За представленими даними, ефект очищення ної водної дисперсії. У суспензію додавали розраводи відомим способом [3] є недостатньо високим: хункову кількість 1М розчину АlСl3 (ГОСТ 3759-75) - кольоровість склала 24 град (відповідно до та 1М розчин NaOH (ТУ 6-09-2540-72) до створенГОСТ 2874-82. Вода питьевая. Гигиенические треня pH середовища 3,8-4,2. Реагенти додавали при бования и контроль за качеством. [4] кольоровість інтенсивному перемішуванні і систему витримуване повинна перевищувати 20 град.); ли при кімнатній температурі протягом 4-5 діб, - каламутність - 1,3мг/дм3 (згідно [4] каламутвідокремлювали тверду фазу від рідкої, промиваність не повинна перевищувати 0,5мг/дм3); ли водою й висушували при t=30-50°C. Висушений - залишковий алюміній - 0,24мг/дм3 (згідно [4] продукт подрібнювали до фракції 0,25мм. залишковий алюміній не повинен перевищувати Згідно даних атомно-абсорбційного аналізу 0,2мг/дм3). (прилад С-15-М1, Росія) кількість щеплених поліоТаким чином, відоме технічне рішення [3] не ксикатіонів алюмінію на поверхні каолініту склала забезпечує глибокого очищення природної води 1,5-2,1% мас. від маси каолініту. від завислих та органічних домішок, що обумовВ очищувану природну воду при постійному люють кольоровість, крім того, призводить до втоперемішуванні вводили модифікований каолініт у ринного забруднення сполуками алюмінію, що є кількості 5-10мг/дм3 у вигляді порошку, а потім токсичними для споживачів питної води. коагулянт - сірчанокислий алюміній дозою 60В основу винаходу поставлене завдання вдос65мг/дм3, рахуючи за Аl2О3. Після обробки води коналити спосіб очистки води шляхом введення протягом 15-20хв. зазначеними реагентами воду каламутника з комплексом фізико-хімічних властивідстоювали (30-60хв.)до її повного освітлення. востей, які забезпечують ефективне вилучення із Кольоровість та каламутність у вихідній та природної води органічних речовин, котрі обумовочищеній воді визначали згідно [ГОСТ 3351-74. люють кольоровість (гумінових і фульвокислот), Вода питьевая. Методы определения вкуса, запазавислих речовин, а також зниження вторинного ха, цветности и мутности.] [5] на приладі ФЭК-56М. забруднення води алюмінієм. Залишковий алюміній визначали згідно [ГОСТ Для вирішення поставленого завдання запро18165-89. Вода питьевая. Метод определения мапоновано спосіб очистки води, що включає обробссовой концентрации алюминия.] [6] на приладі ку останньої коагулянтом, алюмосилікатом, у якоФЭК-56М. му, відповідно до винаходу, як алюмосилікат Приклад виконання за винаходом. використовують каолініт, модифікований поліоксиОчищению підлягала вода реального поверхкатіонами алюмінію [Al13O4(OH)28(H2O)8]3+ у кільконевого джерела р. Дніпро, що характеризується сті 1,5-2,1% мас. від маси каолініту, і обробку води такими показниками: кольоровість - 70 град; калаздійснюють послідовним введенням модифіковамутність - 5,1мг/дм3. ного каолініту і коагулянту. Для очищення використовували каолініт, моНами вперше запропоновано каламутник дифікований поліоксикатіонами алюмінію в кількокаолініт, модифікований поліоксикатіонами алюмісті 1,8% мас. від маси каолініту (за технологією нію. Встановлено, що при його введенні в очищуописаною вище). вану воду безпосередньо перед введенням коагуВ 1дм3 очищуваної води при постійному перелянту з'являються додаткові центри коагуляції мішуванні вводили 10мг модифікованого каолініту, дисперсних домішок, а також утворюються сорба потім сірчанокислий алюміній у кількості ційні центри для видалення гумусових речовин за 60мг/дм3 (дозу коагулянту рахували за Аl2О3). Перахунок катіонів алюмінію, що перебувають на ремішування здійснювали зі швидкістю 60об/хв поверхні модифікованого каолініту. Зазначений протягом 15хв. При цьому процес утворення пласпроцес забезпечує максимальне осідання пластівтівців закінчувався. Оброблену воду відстоювали частих продуктів гідролізу із сорбованими на них протягом 30хв. У проясненій пробі визначали карізними забрудненнями і більш повну участь споламутність, кольоровість та залишковий алюміній. лук алюмінію в самому процесі гідролізу, що призОчищена вода мала наступні показники: каламут3 водить до глибокої очистки води від гумусових і ність 0,48мг/дм , кольоровість 13 град, що відповізавислих речовин при одночасному зниженні задало ступеню очищення 91% і 81%; концентрація лишкових концентрацій алюмінію. залишкового алюмінію 0,17мг/дм3 (див. табл., пр. Таким чином, сукупність істотних ознак спосо3). Отримана вода по показниках кольоровості, бу очистки води, який заявляється, є необхідною й каламутності й вмісту залишкового алюмінію віддостатньою для досягнення забезпечуваного виповідає вимогам [4]. находом технічного результату - підвищення стуАналогічно описаним вище технології способу 5 75854 6 й прикладу виконання за винаходом були виконані катіонів на поверхні каолініту, наприклад, 1,3% досліди по очищенню води з використанням каолімас., не досягається високий результат очищення ніту, модифікованого поліоксикатіонами алюмінію, по каламутності - 0,91мг/дм3, що майже у два рази у кількостях, які знаходилися як у діапазоні, що перевищує вимоги ГОСТ [4] (див. табл., приклад заявляється, так і при позамежних значеннях, а 11). також з використанням різної послідовності ввеВажливим моментом у здійсненні способу є дення каолініту модифікованого й коагулянту. Репослідовність введення реагентів в очищувану зультати дослідів представлені в таблиці (приклаводу, яка заявляється: модифікований каолініт, ди 1-13). коагулянт. Якщо послідовність введення протилеВстановлено, що при обробці води каолінітом, жна (коагулянт, модифікований каолініт), ефективмодифікованим поліоксикатіонами алюмінію в кіність очищення води недостатньо велика (каламулькості 1,5-2,1% мас. від маси каолініту, при збетність очищеної води досягає лише 0,94мг/дм3) реженні послідовності введення реагентів, яка тому що, на нашу думку, не забезпечується необзаявляється, створюються оптимальні умови очихідний час для появи додаткових центрів коагулящення води від завислих і розчинених органічних ції й сорбції дисперсних домішок. Крім того, істотно речовин при зниженні концентрації залишкового збільшується концентрація залишкового алюмінію алюмінію (таблиця, пр. 1-9). в очищеній воді (див. табл., приклад 12). Експериментально встановлено, що для досяПереваги пропонованого способу очищення гнення високого ступеня очистки води оптимальна води в порівнянні з відомим [3] підтверджуються доза модифікованого каолініту, який використовуданими, наведеними в таблиці. вали з коагулянтом (сірчанокислим алюмінієм), Запропонований спосіб дозволяє збільстановить 5-10мг/дм3. шити ступінь очищення висококольорових природВикористання в процесі очистки води каолініних вод по показнику кольоровості з 66% до 74ту, модифікованого поліоксикатіонами алюмінію в 86%, тобто на 8-20%, і по каламутності з 75% до кількості вище, ніж заявлено, наприклад 2,3% мас., 86-92%, тобто на 11-17%, при забезпеченні вмісту нераціонально тому, що ступінь очистки не збільзалишкового алюмінію на рівні 0,12-0,19мг/дм, що шується, при цьому кількість залишкового алюмінижче вимог [4]. нію перевищує вимоги ГОСТ [4] (див. табл., прикЗапропонований спосіб можливо застосувати лад 10). на реальних станціях водопідготовки. При позамежному зниженні кількості поліоксиТаблиця № п/п 1 Обробка води Кількість поліокКількість модифісикатіонів алюмікованого каолінінію на поверхні ту, мг/дм3 каолініту, % мас. 2 3 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 7,5 5,0 10,0 7,5 7,5 5,0 10,0 5,0 10,0 1,8 1,8 1,8 1,5 2,1 2,1 1,5 1,5 2,1 10. 11. 12*. 5,0 10,0 5,0 2,3 1,3 2,1 13** 10 Показники якості обробленої води Кольоровість Каламутність Залишковий ступінь алюміній, ступінь 3 градус очистки, мг/дм мг/дм3 очистки, % % 4 5 6 7 8 За винаходом 10 86 0,43 92 0,12 12 83 0,45 92 0,14 13 81 0,48 91 0,17 18 74 0,49 90 0,16 17 76 0,65 87 0,18 17 76 0,64 87 0,18 18 74 0,59 88 0,18 18 74 0,54 89 0,14 16 77 0,73 86 0,19 Позамежні значення 18 74 0,61 88 0,23 19 72 0,91 82 0,19 19 76 0,94 82 0,31 За способом [3] 24 66 1,3 75 0,24 * послідовне введення реагентів: коагулянт, модифікований каолініт; ** каламутник - бентоніт. 7 Комп’ютерна верстка М.Клюкін 75854 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601