СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ

СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ


RU (11) 2214972 (13) C1

(51) 7 C02F1/52, C02F1/36, C02F1/36, C02F101:10, C02F101:20, C02F101:30, C02F103:16, C02F103:22, C02F103:32 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

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

(14) Дата публикации: 2003.10.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 2002134989/12 
(22) Дата подачи заявки: 2002.12.25 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2002.12.25 
(45) Опубликовано: 2003.10.27 
(56) Аналоги изобретения: RU 2114787 С1, 10.07.1998. SU 2079442 С1, 20.05.1997. RU 2165891 С1, 27.04.2001. US 4961860 А, 09.10.1990. JP 3221189 А, 30.09.1991. 
(71) Имя заявителя: ООО "Центр прикладной акустики"; Открытое акционерное общество "Аквасервис" 
(72) Имя изобретателя: Абрамов В.О.; Абрамов О.В.; Артемьев В.В.; Гит Ф.М.; Ким В.Е.; Кузнецов В.М.; Лагунцов Н.И.; Систер В.Г. 
(73) Имя патентообладателя: ООО "Центр прикладной акустики"; Открытое акционерное общество "Аквасервис" 
(98) Адрес для переписки: 119333, Москва, Ленинский пр-т, 52, кв.289, пат.пов. Т.В.Райковой 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ 

Изобретение относится к способам очистки сточных вод и воды хозяйственно-питьевого и промышленного назначения и может быть использовано в химической, металлургической, пищевой, дерево-, нефте-, мясо-, рыбоперерабатывающей и других отраслях промышленности для очистки вод от загрязняющих компонентов, таких как соединения щелочных, щелочноземельных, переходных, тяжелых и радиоактивных элементов, нефтепродукты, коллоидные частицы, органические соединения, в том числе красители, высокомолекулярные и поверхностно-активные вещества и другие, а также для сгущения и уменьшения влажности шламов различных производств. В очищаемую воду вводят коагулянт с флокулянтом и активирующую добавку. Массовое соотношение активирующей добавки к коагулянту с флокулянтом равно 0-500 мас.ч. Очищаемую воду обрабатывают также упругими колебаниями с интенсивностью, обеспечивающей реализацию в воде кавитации с уровнем кавитационного шума в частотном диапазоне 500-500000 Гц не ниже 50 дБ по всему объему реактора и акустических макро- и микропотоков со скоростью не менее 1% от колебательной скорости поверхности, передающей упругие колебания в жидкости. При этом очищаемую воду обрабатывают всеми указанными методами одновременно в совмещенном режиме. Образующиеся в результате обработки твердофазные взвеси отделяют. Технический эффект - повышение степени очистки воды от загрязнений и расширение области применения способа, в том числе и для воды систем питьевого и промышленного водоснабжения, при одновременном снижении расхода реагентов, а также снижение энергозатрат и трудоемкости способа. 12 з.п. ф-лы, 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к способам очистки сточных вод и воды хозяйственно-питьевого и промышленного назначения и может быть использовано в химической, металлургической, пищевой, дерево-, нефте-, мясо-, рыбоперерабатывающей и других отраслях промышленности для очистки вод от загрязняющих компонентов, таких как соединения щелочных, щелочноземельных, переходных, тяжелых и радиоактивных элементов, нефтепродукты, коллоидные частицы, органические соединения, в том числе красители, высокомолекулярные и поверхностно-активные вещества и другие, а также для сгущения и уменьшения влажности шламов различных производств.

Известен способ очистки воды, в котором используется ультразвуковая обработка воды с целью создания кавитационных явлений в обрабатываемой жидкости, с помощью которых из воды удаляются кислотные загрязнения (JP 3221189 А, опублик. 17.09.98).

Недостатком этого способа является трудоемкость, а также ограничения области применения этого способа, заключающиеся в очистке воды только от хлорноватистой кислоты.

Известен способ очистки воды, в котором воду обрабатывают коагулянтом, ультразвуком и затем подвергают флотационному разделению (JP 58-45307 А, опублик. 08.10.83).

Недостатком этого способа является неудовлетворительная степень очистки воды, высокие нормы расхода реагентов, а также трудоемкость.

Известен способ обработки воды, в котором воду вместе с жидким флокулянтом подвергают ультразвуковой обработке (US 4961860 А1, опублик. 09.10.90).

Недостатком этого способа является также неудовлетворительная степень очистки воды, высокие нормы расхода реагентов, а также трудоемкость.

Прототипом изобретения является способ очистки сточных вод путем обработки их коагулянтом и флокулянтом в виде алюмокремниевого реагента с последующим отделением образующегося осадка, причем в обрабатываемую воду дополнительно вводят газообразную и/или жидкую активирующую добавку при массовом соотношении активирующей добавки к коагулянту и флокулянту, равном 0,02-500 мас.ч. (RU 2114787 A1, опублик. 10.07.98).

Недостатком данного способа является наличие инкубационного периода, связанного с временем образования активного кремнезема в обрабатываемой воде, что, в конечном итоге, обуславливает увеличение продолжительности технологического цикла и использование значительных по объему технологических емкостей, а также повышение энергозатрат и трудоемкости способа.

В изобретении достигается технический результат, заключающийся в повышении степени очистки воды от загрязнений и расширении области применения способа, в том числе и для воды систем питьевого и промышленного водоснабжения, при одновременном снижении расхода реагентов, а также в снижении энергозатрат и трудоемкости способа.

Указанный технический результат достигается следующим образом.

Способ очистки воды в реакторе заключается в том, что в очищаемую воду вводят коагулянт со флокулянтом и активирующую добавку. Массовое соотношение активирующей добавки к коагулянту с флокулянтом равно 0-500 мас.ч.

Очищаемую воду обрабатывают также упругими колебаниями с интенсивностью, обеспечивающей реализацию в воде кавитации с уровнем кавитационного шума в частотном диапазоне 500-500000 Гц не ниже 50 дБ по всему объему реактора и акустических макро- и микропотоков со скоростью не менее 1% от колебательной скорости поверхности, передающей упругие колебания в жидкости.

При этом очищаемую воду обрабатывают всеми указанными методами одновременно в совмещенном режиме.

Образующиеся в результате обработки твердофазные взвеси отделяют.

В частном случае обработку очищаемой воды проводят в непрерывном режиме возбуждения упругих колебаний.

Также в частном случае обработку очищаемой воды проводят в импульсном режиме возбуждения упругих колебаний, при котором время возбуждения колебаний составляет не менее 1000 периодов колебаний, а время паузы не менее 2000 периодов колебаний.

Также в частном случае обработку очищаемой воды проводят в проточной системе при гидродинамической скорости потока, не превышающей колебательную скорость поверхности, передающей упругие колебания в жидкость.

В частном случае в качестве коагулянта с флокулянтом используют жидкофазный алюмокремниевый реагент.

Также в частном случае в качестве коагулянта используют твердофазные реагенты, которые добавляют в концентрации от 0,01 мг/л до 10 г/л.

Также в частном случае в качестве активирующей добавки используют газообразные реагенты, например, воздух или кислород или озон.

В частном случае в качестве активирующей добавки используют жидкие реагенты, например, катионные полиэлектролиты или растворы неорганических солей или поверхностно-активных веществ или высокомолекулярных соединений или их смеси.

Также в частном случае в качестве активирующей добавки одновременно используют жидкий и газообразный реагенты.

Также в частном случае в качестве источника упругих колебаний используют, по крайней мере, один гидродинамический излучатель, работающий в частотном диапазоне 500-10000 Гц.

Также в частном случае в качестве источника упругих колебаний используют, по крайней мере, один электроакустический преобразователь пьезокерамического или магнитострикционного типов, работающий в частотном диапазоне 10000-500000 Гц.

В частном случае в качестве источников упругих колебаний используют гидродинамические излучатели, работающие в частотном диапазоне 500-10000 Гц и электроакустические преобразователи пьезокерамического или магнитострикционного типов, работающие в частотном диапазоне 10000-100000 Гц.

Также в частном случае в качестве источников упругих колебаний используют электроакустические преобразователи пьезокерамического или магнитострикционного типов, работающие в частотном диапазоне 10000-100000 Гц и электроакустические преобразователи пьезокерамического типа, работающие в частотном диапазоне 100000-500000 Гц.

Воздействие упругих колебаний на процессы флотационной очистки воды приводит к резкому снижению времени образования зародышей твердой фазы коагулянта с сильно развитой активной поверхностью. Совокупность адсорбционных и флокуляционных процессов с участием высокодисперсных частиц коагулянта определяет высокую степень очистки воды от загрязнений самого различного происхождения.

Одновременное использование в совмещенном режиме упругих колебаний в широком частотном диапазоне с флотационными методами очистки воды приводит при снижении расхода реагента к повышению степени удаления загрязнений и расширению сферы применения данной технологии, в том числе и для воды систем питьевого и промышленного водоснабжения. При этом обеспечивается ускоренное осаждение образовавшегося осадка и более быстрое удаление загрязнений.

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематически изображено устройство, с помощью которого может быть реализован способ очистки воды по предложенному изобретению.

Устройство для очистки воды содержит реактор 1, гидродинамический излучатель 2, штуцер 4 для ввода в реактор 1 коагулянта, флокулянта и активирующей добавки, блок 5 для ввода в емкость реактора 1 очищаемой воды, выполненный в виде вращаемой "гребенки".

Устройство содержит также лоток 6 для отвода очищенной воды, лоток 7 для удаления пены, ультразвуковую систему 8, состоящую из электроакустического преобразователя пьезокерамического или магнитострикционного типов и волновода-излучателя стержневого типа.

Для дополнительной ультразвуковой интенсификации процесса очистки устройство снабжено контуром 9, состоящим из дополнительного гидродинамического излучателя 3 и насоса 10 (устанавливается опционально).

Способ очистки воды осуществляют следующим образом.

Очищаемую воду подают через гидродинамический излучатель 2, создающий упругие колебания в частотном диапазоне 500-10000 Гц и реализующий в воде кавитационное поле, и далее через вращаемую "гребенку" 5 в реактор 1. Гидродинамический излучатель 2 снабжен штуцером 4, позволяющим производить эжекцию жидкофазного коагулянта с флокулянтом и активирующей добавки в проходящий поток воды.

В качестве коагулянта с флокулянтом могут быть использованы как один реагент, выполняющий обе эти функции одновременно, так и два реагента, каждый из которых выполняет функции флокулянта и коагулянта по отдельности. При этом в случае использования двух отдельных реагентов в качестве коагулянта и флокулянта массовое соотношение активирующей добавки выбирается из диапазона 0-500 мас.ч. по отношению к суммарному количеству этих реагентов.

За счет вращения "гребенки" 5 происходит более равномерное распределение потока воды и поднимающихся пузырьков введенной газообразной активирующей добавки по всему объему реактора.

Для ускорения процессов очистки сточных вод (гидролиза жидкофазного коагулянта, образования и роста частиц коагулянта и др.) в реактор погружается ультразвуковая система 8. Ультразвуковые колебания в частотном диапазоне 10000-500000 Гц передаются от поверхности волновода и распространяются в обрабатываемой воде по всему объему реактора 1.

Экспериментально установлено, что при вышеуказанных параметрах и условиях возбуждения интенсивность упругих колебаний, возбуждаемых гидродинамическим излучателем 3 и ультразвуковой системой 8, обеспечивает реализацию в воде кавитации с уровнем кавитационного шума в частотном диапазоне 500-500000 Гц не ниже 50 дБ по всему объему реактора и акустических макро- и микропотоков со скоростью не менее 1% от колебательной скорости поверхности, передающей упругие колебания в жидкости.

Пузырьки воздуха поднимаются к поверхности воды и увлекают за собой продукты гидролиза жидкофазного коагулянта, которые и адсорбируют различные загрязнения воды. При этом на поверхности воды образуется слой пенообразного продукта, который выводится из реактора 1 с помощью лотка 7 для удаления пены. Очищенная вода самотоком поступает в лоток 6 для отвода очищенной воды.

Если расходы очищаемой воды велики и качество очистки недостаточно дополнительно применяют контур 9 ультразвуковой интенсификации процесса очистки воды. В этом случае очищаемая вода, в которой уже присутствует коагулянт и флокулянт, с помощью насоса 10 дополнительно пропускается через гидродинамический излучатель 3. Таким образом увеличивается эффективное время нахождения единичного объема воды в интенсивном ультразвуковом поле.

Кроме того, через дополнительный гидродинамический излучатель 3 можно осуществлять дополнительную эжекцию газообразной активирующей добавки (воздух, кислород, озон), что также ускоряет процесс и увеличивает глубину очистки сточных вод от загрязнений.

Конкретные примеры реализации способа

Пример 1

Сточную воду лакокрасочного производства мебельного предприятия, имеющего следующий состав, мг/л: взвешенные вещества 1360, железо 48, полиуретановый лак 1410, обрабатывают в непрерывном режиме упругими колебаниями, создаваемыми в жидкости излучателем электроакустического преобразователя, частотой 25000 Гц с интенсивностью, обеспечивающей реализацию в воде кавитации с уровнем кавитационного шума в частотном диапазоне 10000-500000 Гц на расстоянии 100 мм от излучающей поверхности не ниже 50 дБ, при введении алюмокремниевого реагента в количестве 0,08 л/м3 и активирующей добавки (воздуха) в соотношении 100 мас. ч. путем барботажа. При этом скорость образующихся макро- и микропотоков составляет 10% от колебательной скорости поверхности, передающей упругие колебания в жидкости.

Эксперименты проводились на типовом технологическом оборудовании, с использованием ультразвуковой установки, состоящей из ультразвукового генератора мощностью 1 кВт, магнитострикционного преобразователя магнитострикционного типа и волноводно-излучающей системы с излучателем стержневого типа с излучающей поверхностью 25 см3.

Образующийся осадок отделяют через пленочно-тканевый фильтр. Очищенная вода имеет состав, мг/л: количество взвешенных веществ менее 30, железо (III) менее 0,5, полиуретановый лак менее 0,8.

Пример 2

Предлагаемый способ осуществляют аналогично примеру 1, но при этом мутные технологические стоки нефтеперерабатывающего завода, содержащие взвешенные вещества и нефтепродукты в количестве (мг/л) 180 и 340, соответственно, обрабатывают при одновременном введении в систему активирующей добавки - воздуха при массовом отношении к алюмокремниевому реагенту, равном 500. Скорость образующихся макро- и микропотоков составляет 15% от колебательной скорости поверхности, передающей упругие колебания в жидкости.

Образуется легкоудаляемый пенный продукт.

Содержание взвешенных веществ и нефтепродуктов после обработки составляет (мг/л) 2 и 0,4 соответственно. Улучшаются органолептические характеристики очищенной воды: отсутствуют опалесценция и запах.

Пример 3

Предлагаемый способ осуществляют аналогично примеру 1, но при этом технологические воды бутыломоечного производства обрабатывают последовательно алюмокремниевым реагентом и активирующими добавками - высокомолекулярным катионным полиэлектролитом при отношении полиэлектролита к алюмокремниевому реагенту, равном 0,02, и воздухом при массовом отношении последнего к алюмокремниевому реагенту, равном 12.

После обработки содержание (мг/л) взвешенных веществ снизилось с 68 до 0,2, солей жесткости с 85 до 0,8 и ионов натрия с 200 до 80 соответственно, что соответствует санитарно-гигиеническим нормам для вод хозяйственно-питьевого назначения. Без введения активирующих добавок эффективность очистки вод ниже на 50%.

Пример 4

Предлагаемый способ осуществляли аналогично примеру 1, но при этом обработку упругими колебаниями проводили в импульсном режиме возбуждения, при котором время возбуждения составляло 40000 периодов колебаний, а время паузы - 80000 периодов колебаний.

Технологические воды текстильного производства, содержащие поливиниловый спирт, обрабатывали алюмокремниевым реагентом, используя в качестве активирующей добавки карбонат натрия при массовом отношении последнего к алюмокремниевому реагенту, равном 50. Содержание (мг/л) взвешенных веществ и поливинилового спирта в воде составляло до обработки 1300 и 1115, а после обработки 3,5 и 12 соответственно.

Пример 5

Предлагаемый способ осуществляют аналогично примеру 1.

Стоки свинофермы с составом, мг/л: взвешенные вещества 2980, серосодержащие соединения 18,6, железо 37,8, аммонийный азот 281, фосфаты натрия 146, нефтепродукты 55,2, масла 440, эфироэкстрагируемые вещества 827, рН 8,5 обрабатывают алюмокремниевым реагентом после введения в сток активирующей добавки - катионного поверхностно-активирующего вещества (алкил С10-С18-триметиламмонийхлорид). Отношение активирующей добавки к алюмокремниевому реагенту в стоке составляет 0,02.

Анализ состава воды после обработки показал наличие загрязнений в воде в количестве, мг/л: взвешенные вещества 1,5, сульфиды 0,1, железо 0,3, аммонийный азот 0,9, фосфаты 0,1, нефтепродукты 0,5, масла 3,1, эфироэкстрагируемые вещества 2. Без введения активирующей добавки степень очистки воды, например, от нефтепродуктов уменьшается в 2 раза. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ очистки воды в реакторе, заключающийся в том, что в очищаемую воду вводят коагулянт с флокулянтом и активирующую добавку при массовом соотношении активирующей добавки к коагулянту с флокулянтом, равном 0-500 мас. ч. , дополнительно очищаемую воду обрабатывают упругими колебаниями с интенсивностью, обеспечивающей реализацию в воде кавитации с уровнем кавитационного шума в частотном диапазоне 500-500000 Гц не ниже 50 дБ по всему объему реактора и акустических макро- и микропотоков со скоростью не менее 1% от колебательной скорости поверхности, передающей упругие колебания в жидкости, при этом очищаемую воду обрабатывают всеми указанными методами одновременно в совмещенном режиме и отделяют образующиеся твердофазные взвеси.

2. Способ по п. 1, заключающийся в том, что обработку очищаемой воды проводят в непрерывном режиме возбуждения упругих колебаний.

3. Способ по п. 1, заключающийся в том, что обработку очищаемой воды проводят в импульсном режиме возбуждения упругих колебаний, при котором время возбуждения колебаний составляет не менее 1000 периодов колебаний, а время паузы не менее 2000 периодов колебаний.

4. Способ по п. 1, заключающийся в том, что обработку очищаемой воды проводят в проточной системе при гидродинамической скорости потока, не превышающей колебательную скорость поверхности, передающей упругие колебания в жидкость.

5. Способ по п.1, заключающийся в том, что в качестве коагулянта с флокулянтом используют жидкофазный алюмокремниевый реагент.

6. Способ по п.1, заключающийся в том, что в качестве коагулянта используют твердофазные реагенты, которые добавляют в концентрации от 0,01мг/л до 10 г/л.

7. Способ по п.1, заключающийся в том, что в качестве активирующей добавки используют газообразные реагенты, например воздух, или кислород, или озон.

8. Способ по п.1, заключающийся в том, что в качестве активирующей добавки используют жидкие реагенты, например катионные полиэлектролиты, или растворы неорганических солей, или поверхностно-активных веществ, или высокомолекулярных соединений, или их смеси.

9. Способ по п.1, заключающийся в том, что в качестве активирующей добавки одновременно используют жидкий и газообразный реагенты.

10. Способ по п.1, заключающийся в том, что в качестве источника упругих колебаний используют, по крайней мере, один гидродинамический излучатель, работающий в частотном диапазоне 500-10000 Гц.

11. Способ по п.1, заключающийся в том, что в качестве источника упругих колебаний используют, по крайней мере, один электроакустический преобразователь пьезокерамического или магнитострикционного типов, работающий в частотном диапазоне 10000-500000 Гц.

12. Способ по п.1, заключающийся в том, что в качестве источников упругих колебаний используют гидродинамические излучатели, работающие в частотном диапазоне 500-10000 Гц и электроакустические преобразователи пьезокерамического или магнитострикционного типов, работающие в частотном диапазоне 10000-100000 Гц.

13. Способ по п.1, заключающийся в том, что в качестве источников упругих колебаний используют электроакустические преобразователи пьезокерамического или магнитострикционного типов, работающие в частотном диапазоне 10000-100000 Гц и электроакустические преобразователи пьезокерамического типа, работающие в частотном диапазоне 100000-500000 Гц.




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