Спосіб очищення природних вод від завислих речовин

1. Спосіб очищення природних вод від завислих речовин, що включає обробку двокомпонентним неіоногенним флокулянтомсумішшю хімічно комплементарних ПОЛІВІНІЛОВОГО спирту з поліакріламідом - з послідуючим відстоюванням та відокремленням осаду, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що двокомпонентний неіоногенний флокулянт використовують в сполученні з низькомолекулярним електролітом - сульфатом алюмінію. Винахід відноситься до способу осадження завислих речовин з води, може використовуватися для одержання високоякісної питної води на водопровідних станціях, а також для очистки промислових оборотних та стічних вод. Відомі способи очистки води від завислих речовин з використанням неіоногенних полімерів, які вводять як Індивідуально, так І в сполученні з різноманітними низькомолекулярними електролітами - коагулянтами [1, 2]. Недоліками таких способів, на відміну від використання поліелектролітів, є більш низькі швидкості та ступені освітлення води, що призводить до значних витрат флоку 2. Спосіб по п. 1, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що сульфат алюмінію в КІЛЬКОСТІ Ю-25'10"3 кг*м"3 добавляют в воду безпосередньо перед введенням флокулянта. 3. Спосіб по п. 1, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що двокомпонентний неіоногенний флокулянт добавляють в кількості 0,01О,5-Ю"3кг'м"3. С > оо 17814 лянтів (та коагулянтів) І збільшує тривалість стадії відстоювання води. Найбільш близьким до запропонованого по технічній суті та результату, ш,о досягається, є спосіб осадження завислих в 5 воді речовин з використанням двокомпонентного неіоногенного флокулянта суміші неіоногенних хімічно комплементарних полімерів: ПОЛІВІНІЛОВОГО спирту з поліакриламідом (ПВС+ПАА) [3]. Застосу- 10 вання цього способу при освітленні сильномутних вод (зі вмістом завислих глинистих частинок ЗО кг-м'3) дозволило настільки підвищити швидкість осадження на ступінь освітлення води, що неїоногенна полімерна 15 добавка по ефективності флокулюючої дії перевершила не тільки Індивідуальні полімерні компоненти, але І відомі катіонні та аніонні флокулянти. Недоліком цього способу є значне зниження флокулюючої здат- 20 ності неІоногенноТ полімерної суміші при переході до маломутних вод, які, наприклад, використовують на водопровідних станціях для одержання питної води. В основу винаходу поставлено завдан- 25 ня підвищення ефективності та швидкості очистки маломутних природних вод від завислих речовин. Поставлене завдання вирішується тим, що воду, яку освітлюють, обробляють дво- 30 компонентним неіомогенним флокулянтом сумішшю хімічно комплементарних ПОЛІВІНІЛОВОГО спирту з поліакриламїдом, взятихвспіввідношенні, мас. %, ПВС:ПАА = -={2,6-50,0).(50,0-97,4) в сполученні з низько- 35 молекулярним електролітом, сульфатом алюмінію. Згідно винаходу, сульфат алюмінію в кількості 10—25* 10 кг*м~3 добавляють в воду безпосередньо перед введенням двокомпонентного флокулянта. 40 Двокомпоиентний неіоногенний флокулянт добавляют в кількості 0,01-0,5 *10'3 кг-м*3. Винахід включає приклади конкретного виконання з наведенням значень найважливіших характеристик якості питної води та 45 швидкості осадження завислих речовин. Для порівняння ефективності та швидкості освітлення води по відомих та запропонованому способах використовують воду р. Десна зі слідуючими основними 50 характеристиками: Т - 279-286 К; мутність 3,8-5,1 -10'3 кг-м~3; колірність 29-33° по СгСо шкалі: лужність 3,55-4,1 -КГ 3 кг~екв*м"3: рН 8,0-8,3; вміст NH 3 0 19-0,26-Ю~3 кг-м*3; окиснїсть 9,2-12,4-10 кг-м"3. При ОЦІНЦІ 55 ефективності освітлення застосовують загальноприйнятий метод "пробної коагуляцІГ. Десять стандартних стаканів однакового діаметру та однакової висоти об'ємом 2,5 дм заливають річною водою по 2 дм кожний. При цьому в дев'ять добавляють при перемішуванні різні дози низькомолекулярного електроліту та (чи) флокулянта, а десятий стакан використовують як контрольний. Для оцінки швидкості осадження завислих в воді речовин використовують метод світлорозсіяння, зокрема, знімають залежність Інтенсивності вертикально поляризованого світла, розсіяного водою під кутом #=90°, від часу. Об'єм вимірювальної кювети складає 50 см . Розраховані по цих даних криві зміни ступеня освітлення води від часу мають нелінійний характер (Sподібний чи з невеликим максимумом на початку осадження), тому швидкість освітлення води оцінюють по значеннях ступеня освітлення через певні проміжки часу (табл. 2 та 3): 2 хв, 4 хв, б хв та 10 хв. Згідно ВІДОМИМ способам освітлення води здійснюють за допомогою Індивідуального двокомпонентного нєіоногенного флокулянта ПВС+ПАА (Мпвс = 8-Ю4, Мупдд = * -2,7*10^ [3], за допомогою індивідуального коагулянта, сульфату алюмінію (одержано го по ГОСТ 12966-85), а також за допомогою відомих аніонного та катіонного флокул ЛЯНТІВ, ЩО ВИКОРИСТОВУЮТЬ ПрИ ОЧИСТЦІ ПИТ" ної води; активної кремнієвої кислоти (АКК) та зразка Magnlfloc № 573 (фирмы АІІМе Colloids). Випробування Іоногенних флокулянтів проводять також в сполученні з сульфатом алюмінію. Доза АКК у ьсіх випадках відповідає оптимальній: 3 мас. % від дози сульфату. Доза зразка Magnlfloc № 573 по відношенню до дози сульфату алюмінію аналогічна дозі двокомпонентного флокулянта по запропонованому способу. Для здійснення запропонованого способу до річної води добавляють певну дозу сульфату алюмінію, перемішують її на протязі 5 хв, потЕм добавляють відповідну КІЛЬКІСТЬ ДВОКСіПОЮНТНОГО ИЄЇОНОГЄННОГО флокулянта та продовжують перемішування ще 20 хв, ПІс/іЛ цього перемішування припиняють 1 п'дсго'-оють воду на протязі З годин. Із освітлено! веди відбирають проби для визначення основних показників якості. Мутнїсть та колірність визначають по ГОСТ 3351-74. Визначення залишкового АІ проводять по ГОСТ 18165-89, 9 перманганатну окисність визначають по Кубелю. Відомі та запропоновані способи здійснюють як на звичайній воді, так 1 на хлорованій. 17814 Двокомпонентний неіоногенний флокута колірмості. Проте, при хлоруванні річної лянт готують змішуванням водних розчинів води, що є обов'язковою ланкою технології ПВС та ПАЛ з концентрацією 1 кг-м" 3 на одержання питно? води, відмінність а показпротязі ЗО хв. Необхідну в подальшому конниках колірності зникає, тобто обидва споцентрацію флокулянта створюють 5 соби в однаковій мірі сприяють видаленню розбавленням вихідного розчину. з води забарвлених органічних сполук. В табл. 1 наведені приклади освітлення Ефективність освітлюючої дії добавки природної води за відомими та коагулянта та (чи) флокулянта - звичайно запропонованим способами при різних умовизначається трьома складовими: кількістю вах випробувань: при зміні співвідношення t0 добавки, необхідною для проявлення макміж ПВС та ПАА в двокомпонентному флосимального освітляючого ефекту, ступінню кулянті, при ПОСТІЙНІЙ концентрації сульфавидалення завислих речовин та швидкістю ту алюмінію (1-10"2 кг-м"3) та змінному їх осадження. Як правило, між швидкістю та масовому співвідношенні між флокулянтом ступенем осадження завислих речовин та коагулянтом (від 1-Ю"3 до 4-10"2), при 15 Існує чітка кореляція, про що свідчать І варіюванні порядку додавання коагулянта приклади в табл. 2. Це дозволяє вита флокулянта, а також при використанні користовувати виміри швидкості осаджензвичайної та хлорованої води. Співставлення, які проводяться коректно та швидко на ий різних способів освітлення проводиться одній і тій же воді, для визначення оптитільки в межах виділеної групи даних, 20 мального співвідношення між компонентаоскільки вони одержані на протязі одного ми складної добавки, яка включає дня на одній І тій же воді. низькомолекулярний електроліт та двокомпонентний флокулянт. Попередньо визнаСукупність суттєвих ознак запропоночають опп мальну дозу сульфату алюмінію ваного способу очистки води: використання двокомпонентного неіоногєнного флоку- 25 при незмінній, доцільно вибраній концентрації флокулянтів ПВС + ПАА та лянта - суміші ХІМІЧНО комплементарних Magnlfloc Ns 573 (3-10'А кг-м*3); вона складає ПВС з ПАА - в сполученні з низькомолеку20-25*10" кг-м . Потім проводять більш лярним електролітом, сульфатом алюмінію, точний пошук оптимального співвідношендозволяє помітно покращити всі показники якості води, що розглядаються (приклади З, 30 ня при ПОСТІЙНІЙ дозі сульфату, 25 -10 кг -м , та концентрації флокулянтів, що змінюється 7, 11, 15, 19, 22, 23, 27, 28). Це вигідно (табл. 3). Як видно, оптимальне відрізняє даний спосіб від відомих з виспіввідношення між флокулянтом та коагукористанням індивідуального флокулянта лянтом для запропонованого способу ПВС-ПАА (приклади 1, 5, 9, 13, 17, 20, 25), індивідуального сульфату алюмінію 35 освітлення води залежить від складу двокомпонентного флокулянта: при рівному (приклади 2, 6, 10, 14, 18, 21, .26), а також масовому вмісту полімерів (50:50) це аніонного флокулянта АКК в парі з коагулянспіввідношення складає 1,6*10 (приклад том (приклади 4, 12, 16). При цьому макси43), а при надлишку ПАА (2,6:97,4) воно мальне покращення показників якості води 40 дорівнює 1,2-Ю"2 (приклад 46). Одержані (в %) для одного і того ж складу флокулянта, значення суттєво нижчі оптимального ПВС:ПАА = 50:50, (склад 1:1 а табл. 1) споспіввідношення, характерного для одного з стерігається при співвідношенні між флокувідомих способів з використанням АКК, І лянтом та коагулянтом 1-Ю"2 (приклад 19). сумірні з оптимальним співвідношенням Збільшення а складі двокомпонентного флокулянта масового вмісту ПАА до 97,4% 45 між флокулянтом та коагулянтом, знайденим для Іншого відомого способу з ви(склад 1:37 в табл. 1) суттєво підвищує користанням Magnlfioc № 573 (приклад 37). = ступінь очистки води. Найбільша швидкість осадження завислих Згідно даних табл. 1, бажано введення речовин з води згідно даних табл. З досяв воду спочатку сульфату алюмінію, а потім 50 гається за допомогою запропонованого флокулянта ПВС+ПАА (приклад 7), оскільки способу при оптимальному складї флокув цьому випадку досягається б/льш глибока лянта ПСВ+ПАА та оптимальному очистка води від завислих речовин. Як покаспіввідношенні між флокулянтом та коагузують приклади 20-24, запропонований лянтом (приклад 46). спосіб освітлення при співвідношенні м!ж 2 флокулянтом та коагулянтом 4-Ю" значно 55 Оптимізація складу двокомпонентного перевищує відомий з використанням флокулянта та співвідношення флокукатіонного флокулянта Magnlfloc I\t 573 по лянтжоагулянт призводить і до найкращих видаленню з води залишкового А(, але попоказників якості води при очистці її ступається перед ним показниками мутності запропонованим способом. Про це свідчить 8 17814 ВІДПОВІДНО Індивідуальні сульфат алюмінію та двокомпонентний неіоногенний флокулянт ПВС + ПАА. Мутність питної водив цьому випадку знижується в 1,8 та 3,5 рази, вміст залишкового алюмінію - 3,5 рази, окисність знижується в 1,2 та 1,55 рази, а колірність - в 1,1 та 3 рази порівняння прикладів в табл. 4 з прикладами 20-29 в табл, 1. В результаті, при оптимальному складі флокулянта ПВС+ПАА та оптимальному співвідношенні між флокулянтом та коагулянтом швидкість осадження завислих речовин запропонованим способом зростає в 16 та 56 разів, в порівнянні з відомими, де використовують ВІДПОВІДНО. Таблиця 1 Доза флоку Доза Приклад Спосіб Ali(SC4b •103. Флокулянт лянта Ю 3 . Мутність • 10 3 , кг-м" 3 Залиш к АІ • 103, к г - м ' 3 Окисність • 103, кгм" 3 Колірнісгь. ° кг-м3 кг* м" ВІДОМИЙ 3 2 - - 10 ПВС+ПАА 0-1) 3 запропонова 10 ПВС+ПАА (1.1) 4 5 ВІДОМИЙ ВІДОМИЙ 10 0.30 0.01 10 АКК ПВС+ПАА (1 1) залропонова 10 ПВС+ПАА (1:1) 10 ПВС+ПААІ1Л ПВС+ПАА (1.37) 0.01 0.01 1 1 2 6 7* 8 9 - • _ ВІДОМИЙ запропонова 12 13 14 ВІДОМИЙ 15' запропонова 16 7 8 9,6 9 32 1,5 0.16 9.2 20 0,01 1,3 0,14 8,7 20 1,5 2,3 0,14 8,5 9.6 20 33 1.7 0,15 9.2 23 0.01 1,5 0,12 8.3 23 1,8 2,8 0.35 8,2 10.8 23 27 1.5 0.40 7.2 17 ПВС+ПАА 0,01 0.8 0.39 6,7 15 0.30 0.05 1,3 2.5 0,40 7.2 9,2 17 30 10 АКК ПВС+ПАА (1:1) 1.8 0,14 В,8 20 10 ПВС+ПАА (1:1) 0.05 1.5 0,14 8.8 20 АКК 0,30 1.5 0.12 8.8 20 Доза флоку Мутність 0:37) 10 10 ВІДОМИЙ відомий • Доза 1 17 6 2,0 10 ний Приклад 5 0,01 10 10 11 4 Спосіб 2 •Ідомий Ali{S04b 3 •ю . Флокулянт лянта 3 •10 , к г - м Продовження табл. 1 Окисність Залишк АІ • 103. кг-м"3 • 7О3 sr м 3 • 103. к г - м 3 Коліриість.' 3 кг- м" 3 10 4 ПВС+ПАА (1:1) 5 0.10 6 3.0 7 8 9 10.2 27 2.2 0.20 9.8 23 19 запропонова 10 ПВС+ПАА (1:1) ою . 1,5 0.18 80 20 20 •Ідомий ПВС+ПАА 0,40 2.0 10,8 зо _ 1.7 0.18 10.3 26 1.5 0.18 9.6 26 18 • 21 - • 10 (1:1:1:37) 22 іапропоиовз 10 П8С+ПАА(1:1) ' 0,40 23 24 10 ПВС+ПАА(1:37) 0,40 1.3 0.14 9,2 відомий 10 Magnlfloc 0,40 0.8 0.30 8,8 25 17 25** ВІДОМИЙ N•573 ПВС+ПАА 0.40 2.8 12,4 ЗО _ • _ (1:1:1.37) 26 - • 10 1.6 0,27 10,7 15 27 запропонова 10 ПВС+ПАА (1:1) 0.40 1.0 0.16 У.б 12 28 -• 10 ПВС+ПАА(1:37) 0,40 8,8 12 ВІДОМИЙ 10 Magnlfloc 0.40 1,3 0,5 0.14 29 0.24 8.0 13 (Ф573 *В прикладі 7 до вади спочатку добавляют*, коагулянт, а за ним флокулянт; в прикладі 8 - зворотній порядок введення добавок "Приклади 25-29 одержані иа юлороіаній воді. і 17814 10 Таблиця 2 Кореляція між параметрами якості освітленої воли та швидкістю осадження зависших речовин під дією Індивідуального коагулянта Приклад Доза Мутність Залиш ЛІ Окисність Колірність, -103, к г м " 3 •103. к г - м 3 -103. кг-м" 3 •103, кг-м' 3 о 30 5 1.8 0.14 7,04 24 31 10 0.12 6.08 22 32 25 1.5 1.0 0 05 4,40 33 30 0,8 0,03 3,40 Ступінь освітлення nnmi* І т а ж " • і" Через 2 хе 0 Через 4 хв 0 1.5 3,4 3,0 8.2 23.1 16 15.1 68,8 78.0 14 39.0 85.2 В8.8 90,3 Через 6 хв 0 Через 10 хв 0 Чтя* - максимальна Інтенсивність розсіяння після введення коагулянта, її - Інтенсивність розсіяння води через проміжок часу t після введення коагулянта Таблиця З Порівняння швидкості освітлення води за відомим та запропонованим способами Приклад 34 35 Спосіб ВІДОМИЙ 36 37 Доза Флокулянт Доза флоку•103, кг-м' 3 0.75 0,1 40.3 3,2 79.4 43.2 82,7 54.2 0.2 АКК Через 2 хв 18,4 65,7 69.0 69,0 0.3 14,8 72.7 77,3 77.6 -*відомий Magnlfloc - • 38 _ 39 40 „ -— 41 W573 0,4 0:1) 73.3 75,8 75,8 37,4 0.6 75,9 40,3 76,4 67,4 77,2 72,6 0.3 0.4 ПВС + ПАА 39,9 3,8 70.0 72.7 72.7 34.2 73.2 81,0 84,4 0,1 0 68.0 69.5 79,2 84.1 78.4 76.0 81.4 79.3 81.9 запрог.онееаний 48 25 - * • - • ПВС-» ПАА 0,3 0,4 5.9 53.4 _ - _ 45 46 47 (1:37) 0,5 1,6 8.4 _ 82,7 57,4 0,5 0.1 ний 43 44 Через 10 хе 0.5 0,1 _ 25 . -_ запрогіогтзьа 42 • Ступінь освітлення води. % Через 4 хв Через 6 хв лянта Al2(SO4b •tO3. кг-м" 3 25 25 0,5 * — 71.7 80.2 83.2 48,8 62,4 $4,8 62.6 76.8 80.0 Таблиця 4 Характеристики якості води, освітленої за відомим та запропонованим способами при співвідношенні між коагулянтом та флокулянтом близькому до оптимального Залиш*. АІ Окисність Доза флоку- Мутність Доза При Спосіб Вода Флокулянт 3 •ю . клад 49 AltfSOab кг- м" эапропоноез 52 -10 . кг-м" 3 кгм 3 •іо3. •10 3 , кг-м" 3 Колірність кгм' о зо _-_ звичайна ПВС-Ч1АА(1:1) 0.4 2.0 10.8 1,5 0.12 8,2 23 25 ПВС+ПАА(11) 0,4 1.3 0,10 8.2 23 25 - • 51 3 25 ВІДОМИЙ 50 -10 3 . лянта ПВС^ПАА 0.4 1.0 0.09 8,16 22 0.21 8.1 14 (1:37) 53 54 0.4 0,5 Г* 573 ПВС+ПАА(1:1) 0,4 2,8 12,4 30 9,8 11 11 10 10 хлоро ВІДОМИЙ 25 1,5 вана 25 0.4 0.5 25 ПВС+ПАА(М) ПВС+ПАА(1:37) 0.35 0.12 (4-Ю3 запропонований 57 58 Magnlfloc ВІДОМИЙ 55 56 25 ВІДОМИЙ 0.4 0.8 0.10 7.8 8.0 кг -м"3) 25 Magnlfloc 0.4 0.3 0.18 7.6 1*573 Упорядник Замовлення 4252 Техред М. Келемеш __——— Коректор М. Самборська Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101