СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ

СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ


RU (11) 2051121 (13) C1

(51) 6 C02F1/52 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 1995.12.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 5034384/26 
(22) Дата подачи заявки: 1992.03.26 
(45) Опубликовано: 1995.12.27 
(56) Аналоги изобретения: Авторское свидетельство СССР N 1456371, кл. C 02F 1/46, 1986. 
(71) Имя заявителя: Фондорко Евгений Михайлович 
(72) Имя изобретателя: Фондорко Евгений Михайлович 
(73) Имя патентообладателя: Фондорко Евгений Михайлович 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ 

Использование: для очистки природных и сточных вод. Сущность изобретения: способ реализуют путем предварительного получения коагулянта воздействием ультразвуковых колебаний на отходы металлов или других материалов в воде с последующим концентрированием коагулянта и введением его в очищаемую воду. 1 ил. 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к технологии очистки природных и сточных вод и может быть использовано в народном хозяйстве для очистки поверхностных и подземных вод до качеств технической или питьевой воды, а также для очистки промышленных сточных вод загрязненных солями тяжелых металлов и другими вредными для окружающей среды веществами.

Известен электрокоагуляционный способ очистки сточных вод (Макаров В.М. Беличко Ю.П. и др. Рациональное использование и очистка воды на машиностроительных предприятиях. М. Машиностроение, 1988, с.159-170), заключающийся в том, что в сточную воду, содержащую примеси тяжелых металлов, добавляют хлорид натрия и пропускают через нее электрический ток между железными электродами. В результате электролиза происходит образование гидроксидов железа, которые сорбируют примеси тяжелых металлов. Скоагулированный осадок отделяют от воды.

Недостатками электрокоагуляционного способа очистки являются значительный расход листового железа, пассивация электродов и значительное потребление электроэнергии на единицу объема очищаемой жидкости.

Наиболее близким к изобретению является способ очистки сточных вод от шестивалентного хрома, включающий получение коагулянта электролитическим растворением железа в растворе, содержащим хлорид натрия, концентрирование коагулянта и смешивание его с очищаемой водой, при этом электролитическое растворение железа проводят при плотности тока 0,75-1,25 А/см2 и концентрации хлорида натрия 1,0-3,0% коагулянт концентрируют ультрафильтрацией и отделяют от хлорида натрия дифильтрацией.

Недостатками данного способа являются:

значительный расход листового железа;

отделение из раствора хлорида натрия требует дорогостоящего оборудования для ультрафильтрации и дифильтрации;

пассивация электродов;

значительное потребление электроэнергии на единицу объема очищаемой жидкости.

Цель изобретения улучшение качества очистки при небольших расходах железа и энергии на единицу объема очищаемой жидкости.

Цель достигается тем, что способ очистки сточных вод, включающий получение вещества разложением алюминия, железа или других материалов, концентрирование вещества и смешивание его с очищаемой водой, разложение железа, алюминия и других, проводят при воздействии ультразвука на отходы материалов в жидкости.

Разложение железа, алюминия и других материалов в воде при воздействии ультразвука на отходы названных металлов в жидкости получают диспергированное вещество, которое при смешивании его с очищаемой водой коагулирует и сорбирует находящиеся в ней загрязнения, не растворяясь и не привнося в жидкость дополнительно загрязняющих веществ в виде растворимых солей.

Жидкость, обработанную полученным веществом, можно подвергнуть электрохимической обработке с целью укрупнения образующихся флокул, усиление сорбционных процессов и окислительно-восстановительных реакций.

Вещество получают из отходов, образующихся в процессе металлообработки, и как правило, это мелкая стружка или сколотые частицы металла после фрезерования и других аналогичных операций. Стружку, предварительно отмытую от масел и другой грязи, загружают в закрытую емкость и заливают чистой, желательно предварительно обессоленной водой. В емкость через магнитострикционные преобразователи подаются ультразвуковые колебания от генератора с частотой от 22 до 1000 кГц и мощностью 3-4 кВт. Мощность может быть и выше, что ускорит процесс образования вещества, но в этом случае необходимы специальные мероприятия по защите корпуса емкости от разрушения.

Под воздействием энергии ультразвука в воде возникают кавитационные процессы. Ультразвуковые колебания, обладая значительной сконцентрированной и сфокусированной энергией, вызывают в воде "микровзрывы", разрушающие стружку. Через 3 мин жидкость приобретет темно-коричневый окрас из-за наличия в ней большого количества диспергированных нерастворимых частичек. Через 15 мин обработки часть жидкости выводят из емкости, а в емкость доливают свежей воды.

Размер, количество и процентное содержание частиц в 1 см3, полученных при частоте колебаний 24 кГц, приведены в табл.1. Частицы состоят из мелкодиспергированного металла, его оксидов, гидридов, карбонатов и др. основная фракция которых имеет форму неправильного круга. Частицы из железных отходов обладают ярко выраженными ферритовыми свойствами, что позволяет значительно упростить их сбор, концентрацию и удаление из обрабатываемых сточных или природных вод вместе с сорбированными на них загрязнениями с помощью магнитных сепараторов. Размер и количество частиц регулируются частотой ультразвуковых колебаний. Дисперсность их увеличивается с увеличением частоты колебаний.

Обработка загрязненных природных и производственных сточных вод веществом, полученным из отходов металлообработки, с помощью ультразвукового воздействия на них показана на чертеже.

В реактор 1 загружают отмытую от грязи и масел стружку и заливают его свежей и желательно обессоленной водой. Под воздействием ультразвуковой энергии, подаваемой в реактор по волноводам от генератора 2, образуется вещество в виде мелкодиспергированных частичек металла микронных размеров, обладающих высокоразвитой поверхностью. Отделение коагулянта от жидкости и возврат последней в емкость 1 осуществляется с помощью сепаратора 3. Для веществ, обладающих ферритовыми свойствами, используется малогабаритный сепаратор. Приготовление вещества требуемой концентрации (как правило, 10%) осуществляется в растворно-расходной емкости 4, откуда дозируется с помощью насоса-дозатора 5 в смеситель 6, в котором происходит перемешивание и 1-3-минутный контакт вещества с обрабатываемой загрязненной жидкостью. Дозирование вещества осуществляется автоматически с регулированием подачи в зависимости от концентрации загрязнений в обрабатываемой жидкости. В смесителе 6 происходят физико-химические процессы, сходные с процессами при гальванокоагуляции, т. е. образуются различные оксидные формы соединений железа и других металлов, обеспечивающие высокую эффективность для очистки природных и сточных вод нефтепродуктов, органических веществ и ионов тяжелых металлов. При этом частицы, полученные в реакторе 1, имеют намного большую активность и большую площадь поверхности соприкосновения с обрабатываемой жидкостью по сравнению с железным скрапом, используемом в гальванокоагуляторах. Из смесителя обрабатываемая жидкость под остаточным напором подается в устройство очистки 7 (авт. св. СССР N 1127847), где подвергается электрофлотокоагуляционной очистки и глубокому осветлению от взвешенных веществ. В процессе электрофлотокоагуляционной обработки происходит из частичек в результате их "слипания" образование флокул со значительной сорбирующей поверхностью, образование дополнительного количества гидроксидов железа и других тяжелых металлов, присутствующих в обрабатываемой жидкости, выделение в результате электролиза жидкости пузырьков кислорода и водорода, продолжение и усилие электрохимических реакций, в том числе и по восстановлению шестивалентного хрома.

Образование флокул из вещества и гидроксидов металлов с развитыми сорбционными поверхностями способствует доочистке обрабатываемой жидкости от нефтепродуктов, СПАВ, органических веществ и т. д. При этом наблюдается снижение концентрации в обрабатываемой жидкости солей жесткости Са++ и М++, сульфатов и хлоридов, что в целом на 20-50% снижает общее солесодержание в воде. Таким образом, уменьшается количество солей, привносимое в промывные воды, в технологическом процессе, что позволяет создать водооборотные циклы. В электрокоагуляционной зоне устройства 7 очистки продолжаются электрохимические реакции, начатые в смесителе 6, и их интенсификация под воздействием электрической энергии, подаваемой от источника постоянного тока, выпрямителя 8.

Выделяющиеся в процессе электролиза водород и кислород способствуют прохождению восстановительных и, что особенно важно, окислительных процессов, а также флотируют оксиды и гидроксиды металлов с сорбированными на них загрязнениями на поверхность зеркала воды устройства 7 очистки, откуда они в виде пеноконденсата поступают на обезвоживание на вакуум-фильтр 9 или фильтр-пресс и далее на утилизацию. Очищенная жидкость подвергается в устройстве 7 глубокому осветлению от взвешенных веществ в трубчатых отстойниках и фильтрах, после чего возвращается на нужды производства для повторного использования.

В некоторых случаях для очистки сточных и природных вод, содержащих загрязнения, легко удаляемые только с помощью вещества, интенсификация очистки с помощью электрофлотокоагуляции не требуется (например, при очистке промывных вод, содержащих только соединения шестивалентного хрома). При этом используется устройство для очистки (авт.св. N 1535580) или сразу после смесителя 6 устанавливается магнитный сепаратор 3.

П р и м е р. В емкость из нержавеющей стали засыпается 1 кг металлической стружки (низкоуглеродистое железо, чугун, медь, алюминий и др.). Получение вещества из низкоуглеродистого железа и его воздействие на обрабатываемую жидкость, загрязненную ионами тяжелых металлов, СПАВ, органикой, нефтепродуктами осуществляется следующим образом. Емкость, загруженная железом заливается чистой водой. Водная среда через магнитострикционные устройства подвергается ультразвуковому воздействию с частотой 24 кГц, мощностью 300 Вт. Через 15 мин обработки жидкость сливают в стеклянный сосуд, который помещается в постоянное магнитное поле (в качестве магнитного сепаратора). В процессе воздействия ультразвуковой энергии на стружку происходит ее разложение с образованием мелкодиспергированных частиц, обладающих ферритовыми свойствами. Частицы в виде плотного осадка под воздействием магнитного поля концентрируются на дне сосуда, вода становится прозрачной и ее переливают в другой сосуд, засыпанный металлической стружкой и повторяют процесс получения вещества. Затем полученное вещество с концентрацией 159 мг/л дозируют в модельный раствор, содержащий ионы металлов, СПАВ, масла, органические вещества, кислоты и щелочи, исходя из соотношения на 1 г тяжелых металлов 2,5 г коагулянта. После 3-минутного перемешивания коагулянта с модельным раствором производят (при необходимости) корректировку рН до величин нейтральной среды и часть жидкости фильтруют. Отфильтрованная жидкость подвергается анализам, усредненные результаты которых приведены в табл.1.

Другую часть жидкости подвергают электрокоагуляционной обработке в течение 3 мин, затем также фильтруют и сдают на анализы, данные которых приведены в табл.2.

Таким образом, способ очистки природных и сточных вод веществом, полученным в процессе ультразвукового воздействия на отходы железа и других материалов, не привносит в очищаемую жидкость дополнительных растворимых веществ, эффективно очищает жидкости от загрязнений, что позволяет вернуть их на нужды производства, обладает низким потреблением электроэнергии и позволяет создать комплексы очистки, занимающие небольшие производственные площади. Шлам, полученный в процессе очистки жидкостей, легко утилизируется. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ, включающий получение коагулянта, его концентрирование и смешивание с очищаемой водой, отличающийся тем, что коагулянт получают ультразвуковым диспергированием отходов металлообработки в воде.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru