Спосіб очистки і обеззаражування води

Реферат: Спосіб очистки і обеззаражування води включає обробку води хлорвмісним коагулянтом і електрохімічну обробку в електролізері з нерозчинними електродами. Хлорвмісний коагулянт у вигляді його кислого розчину попередньо піддають електрохімічній обробці в електролізері з нерозчинними електродами, і газорідинну емульсію, що отримали при цьому, подають на обробку води. UA 106611 U (12) UA 106611 U UA 106611 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до очистки води і може використовуватися для одночасної очистки і обеззаражування стічних вод звалищ твердих побутових відходів (ЗТПВ). Відомим є спосіб очистки і обеззаражування стічних вод шляхом одночасної обробки води коагулянтом за який використовують сульфат алюмінію або заліза або основний хлорид алюмінію, і дезінфікуючим засобом за який застосовують розчин 1,3-дихлор-5,5диметилгідантоїну [див. авт. св. СРСР № 945.085, МПК C02F 1/76]. Цей спосіб поліпшує умови техніки безпеки під час поводження з твердими і рідинними дезінфікуючими реагентами у порівнянні з застосуванням газоподібного хлору, а також усуває громіздке господарство для зберігання, подавання і дозування хлору. Недоліком відомого способу є його низькі експлуатаційні характеристики, такі як: - дуже низька розчинність 1,3-дихлор-5,5-диметилгідантоїну у воді (0,1 % або у перерахунку на активний хлор 0,072 мас. %), що утруднює приготування робочого розчину реагенту; - відома дефіцитність цього дезінфектанту, що суттєво обмежує можливості його широкого застосування. Відомим є спосіб обеззаражування води, що включає попереднє пропускання хлорвмісного газу через розчин мінеральної кислоти з рН2,5-3,5 і наступне введення отриманого розчину у воду, котру обеззаражують, що призводить до зниження вмісту у воді тригалогенметанів, котрі є канцерогенами, при одночасному підвищенні ефекту обеззаражування води хлором [див. авт. св. СРСР № 1.680.639, МПК C02F 1/76]. Недоліком відомого способу є його низькі експлуатаційні характеристики, тому що він не забезпечує очистку води, котра зазнала дії обеззаражування. Відомим є спосіб очистки води, що включає введення в неї коагулянту, котрий містить алюміній і за який котрого використовують гідроксид алюмінію, і обробку води, що очищують, у бездіафрагменному електролізері з використанням нерозчинних електродів [див. патент РФ № 2.102.333, МПК C02F 1/46, 1995 р.]. Електрообробка з використанням нерозчинних електродів самої води, котру очищують і в котру як коагулянт вводять гідроксид алюмінію, дозволяє +3 активізувати останній у електричному полі за рахунок іонізації: Аl(ОН)3 _ _ > Аl +3(ОН) , поліпшити його коагулюючі якості, зменшити час обробки і спростити спосіб очищення води. Недоліком відомого способу є його низькі експлуатаційні характеристики, тому що під час використання цього способу не відбувається обеззаражування води і потрібна наступна обробка її дезінфікуючим реагентом. Найближчим до запропонованого по технічному рішенню є вибраний як прототип спосіб обеззаражування стічних вод, який описаний у авт. св. СРСР № 966.024, МПК C02F 1/46. Цей спосіб ґрунтується на дії електричних зарядів і для збільшення ступеня обеззаражування й забезпечення одночасної очистки від забруднень у область розвитку електричних зарядів подають електроліт з властивостями коагулянту з наступним відділенням осадку. Спосіб забезпечує високий ступінь обеззаражування і одночасної очистки стічних вод від забруднень: ступінь очистки стічних вод від кишкової палички складає 99,99 %, а по ХСК - 55-65 %. Недоліком відомого способу є його невисокі експлуатаційні характеристики, такі як: - періодичне подавання електроліту, котру здійснюють синхронно з частотою спрацювання високовольтної установки, що викликає певні технологічні труднощі; - застосування високої напруги, котра складає 50.000 В; - значне витрачання електричної енергії під час обробки усього об'єму води; - вірогідність бактеріологічного зараження обробленої води в відстійниках при відсутності пролонгованої обеззаражувальної дії; - спосіб може застосовуватися для обмеженої кількості води. В основу корисної моделі поставлена задача створення удосконаленого способу очистки і обеззаражування води, який би забезпечував підвищення його експлуатаційних характеристик шляхом уведення в нього нових операцій, таких як: - хлорвмісний коагулянт у вигляді його кислого розчину попередньо піддається електрохімічній обробці в електролізері з нерозчинними електродами і газорідинна емульсія, що отримана при цьому, подається на обробку води, що дозволяєзначно підвищити ефективність очистки води. Поставлена задача вирішується таким чином, що у запропонованому способі очистки і обеззаражування води, який містить обробку води хлорвмісним коагулянтом і електрохімічну обробку в електролізері з нерозчинними електродами, в ньому хлорвмісний коагулянт у вигляді його кислого розчину попередньо піддають електрохімічній обробці в електролізері з нерозчинними електродами, і газорідинну емульсію, що отримали при цьому, подають на обробку води. Запропонований спосіб здійснюють наступним чином. 1 UA 106611 U 5 10 15 20 25 30 Кислий розчин хлорвмісного коагулянту с рН 2,0-4,5, переважно рН 2,5-3,5, де співвідношення металу до хлору може знаходитися у межах 0,33-2,0, наприклад розчин хлориду або гідроксихлориду алюмінію, хлориду заліза або їх суміші, піддають дії електролізу у бездіафрагменному електролізері з нерозчинними електродами. Електроліз проводять при 2 напрузі у ланці 3-15 В, переважно 4-7 В, і щільністю струму 100-2000 А/м . У процесі електролізу коагулянт активізують за рахунок підвищення його основності внаслідок втрати частини хлору, що вилучається у вигляді газу на аноді, а у розчині накопичуються гіпохлорит-іони відповідно алюмінію і заліза. У результаті утворюється газорідинна емульсія, причому вміст хлору в ній визначається тільки вимогами по обеззаражуванню конкретного заданого об'єму води і легко регулюється навантаженням по струму і напрузі, що подають на електроди. Газорідинна емульсія, котра утворилася і містить активований у процесі електролізу коагулянт, як дезінфектанти - гіпохлорит-іони і газоподібний хлор, котрий примусово подають у воду для обробки. Після перемішування води починається інтенсивне утворення пластівців, завдяки чому відбувається очищення води від завислих часток і домішок, і одночасно вода обеззаражується під дією гіпохлорит-іонів й газоподібного хлору. Далі воду подають у відстійники і фільтрують. При цьому можна регулювати режим роботи електролізера так, щоб у кожному конкретному випадку забезпечувати необхідний вміст і стабілізацію остаточного хлору у обробленій воді в залежності від об'єму проміжних резервуарів, довжини водогонів і т.д. та часу перебування води в них. Приклад. Для очищення і обеззаражування стічної води використовують розчин коагулянту гідроксихлориду алюмінію, який має рН2,52 і співвідношення Аl:СІ = 0,54:1. Кислий розчин цього коагулянту попередньо піддають дії електролізу у бездіафрагменному електролізері з нерозчинними електродами при напрузі на ланці стаціонарному режимі 4,5 В і щільності струму 2 210 А/м . Як анод використовують титан з покриттям оксиду рутенію/оксид титану, а як катод титан. Газорідинна емульсія, яку отримали в процесі проведення електролізу розчину коагулянту, основність котрого підвищилася до співвідношення Аl:СІ=0,97:1, а рН до 3,06, вводять у стічну воду, що обробляють, і інтенсивно перемішують у змішувачі. Дози реагентів, які 3 вводять у воду, що обробляють, у складі газорідинної емульсії, складають 0,12 г/дм 3 гідроксихлориду алюмінію і 5 кг/дм активованого хлору. Витрачання коагулянту компенсується подаванням у електролізер свіжого розчину, оброблену воду подають у відстійник, а потім освітлюють на фільтрі. 3 Вміст остаточного хлору у воді дорівнює 0,83 мг/дм . Параметри вихідної і очищеної, обеззараженої води наведені у таблиці. 35 Таблиця Параметр Температура, °C рН Завислі речовини, мг/дм Біхроматна окислюваність, 3 кисню), мг·О/дм 3 Хлориди, мг/дм 3 Сульфати, мг/дм 3 Залізо загальне, мг/дм 3 Нафтопродукти, мг/дм 3 Колі - індекс, 1/дм 40 45 Вихідна вода 26 10,15 132,2 (хімічне споживання Оброблена вода 22 7,44 4,3 487,6 91,6 41,0 128,2 1,65 11,4 4 6,8·10 299,5 127,2 0,15 0,68 0 Таким чином, запропонований спосіб дозволяє: - завдяки застосуванню газорідинної емульсії, яку отримують у процесі електролізу кислого розчину хлорвмісного коагулянту і яка містить як коагулянт, так і дезінфектант, здійснити безперервний процес одночасної очистки і обеззаражування необхідного об'єму води, використовуючи як вихідний один реагент; - поліпшити коагулюючи властивості хлровмісного коагулянту за рахунок підвищення його основності у процесі електролізу, завдяки чому підвищується ступінь очистки води, котру обробляють; - за рахунок утворення у розчині гіпохлорит-іонів, котрі є сильними окиснювачами, і забезпечення подавання у воду, що обробляють, будь-якої необхідної кількості хлору досягти 100 %-ого ефекту обеззаражування води; 2 UA 106611 U 5 10 15 20 25 - завдяки проведенню процесу активації коагулянту і напрацювання дезінфектантів у електролізері при низьких значеннях напруги, забезпечити електричну безпеку проведення процесу водопідготовки і зниження енерговитрат; - завдяки наявності у розчині коагулянту гіпохлорит-іонів і розчинного хлору, забезпечити пролонговану обеззаражувальну дію остаточного активного хлору на воду, що обробляють. Крім того, попереднє пропускання хлорвмісного газу через розчин мінеральної кислоти, а саме соляної, з рН 2,5-3,5 і наступне введення отриманого розчину у воду приводить до зниження вмісту у воді тригалогенметанів (котрі є канцерогенними) з одночасним підвищенням обеззаражування води хлором, тому що газоподібний хлор, який утворюється у процесі електролізу, барботує через розчин, який містить значну кількість соляної кислоти за рахунок гідролізу кислого хлорвмісного коагулянту. Для промислового використання запропонований спосіб дозволяє: - підвищити безпеку робіт по обеззаражуванню води через відсутність необхідності транспортування і зберігання великої кількості газоподібного хлору на станціях водопідготовки; - скоротити площі, які займають очисні споруди завдяки відсутності сховищ газоподібного хлору і довгих комунікацій; - підвищити надійність керування і спрощує в цілому процес обеззаражування води хлором шляхом регулювання сили струму у компактному електролізі, який розміщується у зручному для експлуатації місці. Для очистки води може застосовуватися залізний коагулянт за патентом України № 66206, МПК C02F 1/46, C02F 1/463, C02F 1/52, 2003 р. Попередня очистка води може здійснюватися через шлак за патентом України № 50798, МПК C02F 1/28, 1/463, 9/00, 101/32, 1999 р. Як нерозчинні електроди може використовуватися оксидно-кобальтовий анод за патентом України № 98196, МПК C02F 1/463, 1/465, В03С 5/00, C02F 5/00, 9/02, 2010 р. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Спосіб очистки і обеззаражування води, що містить обробку води хлорвмісним коагулянтом і електрохімічну обробку в електролізері з нерозчинними електродами, який відрізняється тим, що хлорвмісний коагулянт у вигляді його кислого розчину попередньо піддають електрохімічній обробці в електролізері з нерозчинними електродами, і газорідинну емульсію, що отримали при цьому, подають на обробку води. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3