Способ очистки воды

(19) (11 3.г,ОПИСА К ПАТЕНТУ РЕТЕНИЯ Изо о 4 истки самосто онизова товки во использу осмотич гию. лектрокоагулятор 1, для осветления воды лектродиализаторы 6 8. ЭлектродиализаГОСУДАРСТВЕ 1 НОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(76) В.И.Заболоцкий и В.И.ГордеевЩ 6) Авторское свидетельство СССРЬ 1433904, кл. С 02 Р 1/46, 1988.(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВО,ЦЫф 7) Изобретение относится к технологииочистки воды и может быть использованосамостоятельно для получения мягкой декарбонизованной воды, С целью снижениясОдержание в очищенной воде слоем жесткости в способе очистки воды, включающемэлектрокоаугуляцию, осветвление, фильтровЭние, электродиализ с чередующимися биполярными мембранами. осветление ведут ретение относится к технологии воды и может быть использовано тельно для получения мягкой деиной воды, а также для предподгоды в обессоливающих установках, ющих электродиалиэную, обратно- скую или ионнообменную технолоЦель изобретения - снижение содержания в очищенной воде солей жесткости, олное удаление из нее гидрокарбонатных онов и исключение расхода кислотных регентов.На фиг.1 изображена схема осуществлеия предлагаемого способа; на фиг,2 - хема направления потоков в электродиаиэаторах.Схема включает эсветлитель 2, емкость, насос 4, фильтр 5, э7, емкость-дегазатор 5 С 02 Р 1/469, В 01 О 61/44 при рН )10,5. После фильтрования проводят злектродиалиэ с использованием двух электродиалиэаторов, один иэ которых состоит иэ чередующихся биполярных и катионообменных мембран, другой - иэ чередующихся биполярных, анионообменных и катионообменных мембран. Воду из щелочных камер первого электродиализатора подают в щелочные камеры второго электродиализатора и затем возвращают в осветлитель. Воду из кислотных камер первого электродиализатора разделяют на два потока и подают в соотношении 1: (5 - 10) соответственно в кислотные и обессоливающие камеры второго электродиализатора и процесс ведут при плотности тока 0,3 - 1,0 А/дм 2. 2 ил., 3 табл,тор 6 состоит из чередующихся биполярных 9, анионнообменных 11 и катионнообменных 10 мембран. В злектродиализаторах 6 и 7 катионообменные стороны биполярных мембран 9 обращены к катоду 12 и образуют соответственно с соседними анионообменными 11 и катионообменными 10 мембранами кислотные камеры 13. Анионообменные стороны биполярных мембран 9 обращены к аноду 14 и образуют с соседними катионообменными мембранами 10 щелочные камеры 15, Катионнообменные 10 и анионообменные 11 мембраны в электродиализаторе 7 образуют обессоливающие камеры 16. В электродиализаторе 6 звено из чередующихся мембран 9 и 10 может повторяться и раэ. В электродиализаторе 7 звено из чередующихся мембран 9, 11 и 10 может повторяться ираэ.Исходную воду пропускают через электрокоагулятор 1, где при прохождении по 1838248стоянного электрического тока на аноде образуется гидроксид железа. Обогащенная коагулянтом - гидроксидом железа - вода подщелачивается щелочью из электродиализатора 7 перед поступлением в нижнюю часть осветлителя 2. Твердая фаза, состоящая иэ гидроокисей железа, кальция, магния, а также из карбоната кальция, остается в нижней части осветлителя 2, а прошедшая через нее осветленная вода сливается в емкость 3, Из емкости 3 жидкость насосом 4 подают на фильтр 5, где отделяется твердая фаза. Фильтрат разделяют на два потока. Один из них подают последовательно в щелочные камеры 15 электродиализаторов 6 и 7 и возвращает на вход в осветлитель 2, Другой поток направляют в кислотные камеры 13 электродиализатора 6. Под воздействием постоянного электрического тока в электродиализаторе 6 ионы щелочных металлов переносятся из кислотных камер 13 через катионнообменные мембранр 10 в щелочные камеры 15, Ьиполярные мемб- раны 9 генерируют в кислотные камеры 13 ионы водорода, а в щелочные камеры 15 - ионц гидроксила. В кислотных камерах 13 электродиализатора 6 получают воду, имеющую рН 6,5-7,5, Эту воду разделяют на два потока в соотношении 1: (5 - 10) и подают соответственно в кислотные 13 и обессоливающие 16 камеры электродиализатора 7.Под действием постоянного электрического тока в электродиализаторе 7 концентрация солей в обессоливающих камерах 16,. образованных анионнообменными 11 и катионнообменными 10 мембранами, уменьшается, В кислотных камерах 13 концентрируются ионы,В щелочных камерах 15 происходит концентрирование катионов. За счет того, что кислотные камеры 13 электродиализатора 7 являются камерами концентрирования анионов и через них пропускают 10 - 20 ф, раствора по отношению к обессоливающим камерам 16, концентрация анионов повышается в 5 - 10 раз, а значение рН в камерах 13 понижается до величины 2,5 - 2,8,Потоки воды из камер 13 и 16 обьединяют и направляют в емкость - дегазатор 8, получая таким .образом значение рН предподготовленной воды4,3, при котором происходит полное разложение гидрокарбонатных ионов по уравнению реакции; НСОЗ + Н+ -У Н 20 + С 02 1П р и м е р, Перерабатываемую воду с общей жесткостью 4,6 мг-экв/л, рН 7,35 и концентрацией гидрокарбонатов 6,5 мгэкв/л подают со скоростью 60 л/ч в установку. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Электрокоагулятор 1 имеет шесть железных электродов с площадью каждого 1,8 дм, Расстояние между электродами 5 мм.Осветлитель 2 имеет обьем 100 л, площадь зеркала 100 дм . Фильтр изготовлен из пористого титана, средний диаметр пор 5 - 10 мкм, общая плотность фильтрующей поверхности 20 дм,Злектродиализатор 6 имеет 41 катионообменную мембрану 10 марки МКи 40 биполярных мембран 9 марки МБ, которые образуют сорок кислотных 13 и сорок щелочных 15 камер. Плотность электрического тока на электродиализаторе 6 равна 0,7 - 1,0 А/дм . Злектродиализатор 7 имеет 31 катионнообменную мембрану 10 марки МК, 30 биполярных мембран марки МБи 30 анионнообменнь 1 х мембран 11 марки МА, которые образуют тридцать обессоливающих камер 16, тридцать кислотных камер 13 и тридцать щелочных камер 15. Плотность электрического тока на электродиализаторе 7 равна 0,1 - 1,5 А/дм . Катоды 12 выполнены из нержавеющей стали марки Х 18 Н 10 Т. Аноды 14 выполнены из титана, покрытого окисью рутения.В табл.3 показана зависимость общей жесткости осветленной воды от величины рН в осветлителе.Как видно из табл.1, в интервале рН )10,5 происходит максимально возможная очистка воды (жесткость равна 0,2 - 0,1 мг-экв/л.В табл.2 представлены показатели, характеризующие качество исходной и очищенной воды в зависимости от параметров способа очистки.Как видно из табл,2, при соотношении потоков очищаемой воды через кислотнце 13 и обессоливающие 16 камеры электродиализатора 7 равном 1; (5-10)(пример 4 и 5) удается снизить жесткость в очищаемой воде до уровня 0,05 мг-экв/л и полностью удалить из нее гидрокарбонатнце ионы. При соотношении этих же потоков воды 1: (12 - 20) (пример 6-8) наблюдается интенсивный разогрев воды в кислотных камерах 13, что приводит к выходу электродиализатора 7 из Строя, так как серийные ионнообменные мембраны типа МК, МАи МБработают при т35 С. При сеотношении потоков воды, меньших, чем 1: 5 не удается полностью устранить содержание гидрокарбонатных ионов в очищаемой воде,Кроме того, как видно из таблицы, оптимальным интервалом плотности тока, при котором достигается поставленная цель, является 0,3 - 1,0 А/дм (пример 11 - 14 и 20 - 22), При плотностях тока больших, чем1838248 Таблица 1 Зависимость общей жесткости осветленной воды от величины рН в осветлителе Таблица 2 Связь основных параметров способа очистки воды Пл - ть, А/дм рН кислотные камеры Соотношение потоков.0,10,090,070,05 6,5 5,9 2,4 0 0,1 А/дм (пример 15 - 16 и 23 - 24) наблюдается интенсивный разогрев воды в кислотных камерах 13 до35 С, что приводит к выходу электродиализатора 7 из строя,8 табл,З представлены результаты опы тов по очистке воды предлагаемым способом в сравнении.с известным.Как видно иэ табл,З, предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет в два раза снизить концентрацию солей 10 жесткости 0,05 мг-экв/л и 0,1 мг-экв/л соответственно) и полностью устранить со-. держание гидрокарбонатных ионов в очищаемой воде.Таким образом, осветление воды при 15 рН10,5, проведение электродиалиэа с использованием двух электродиализаторов, один иэ которых состоит из чередующихся биполярных и катионообменных мембран, а второй - иэ чередующихся биполярных, 20 анионообменных и катиоонообменных мембран, подача воды из щелочных камер первого электродиализатора в щелочные камеры второго электродиализатора и возврат щелочи на осветление, разделение по тоКа воды из кислотных камер первого электродиализатора в соотношении 1; (5 - 10) и подача его соответственно в кислотные и обессоливающие камеры второго электродиализатора, а также ведение процесса 30 электроиализа при плотности тока 0,3 - 1,0 А/дм позволяет снизить содержание в очищаемой воде солей жесткости, практически полностью удалить из нее гидрокарбонатные ионы и исключить расход кислотных реагентов,ф ор мул а и зоб рете ни я Способ очистки воды, включающий электрокоагуляцию, осветление, фильтрование, электродиализ с биполярными мембранами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что осветление ведут при рН10,5 и электродиализ ведут в двух последовательно соединенных электродиализаторах, один из которых содержит чередующиеся биполярные и катионообменные мембраны, а другой - биполярные, анионообменные и катионнообменные мембраны, воду из щелочных камер первого злектродиализатора подают в щелочные камеры второго электродиализатора и направляют на осветление, а воду иэ кислотных камер первого электродиализатора делят на два потока в соотношении 1: 5 - 10 и подают соответственно в кислотные и обессоливающие камеры второго электродиализатора с последующим обьединением потоков, при этом процесс электродиализа ведут при плотности тока 0,3 - 1,0 А/дм,1838248 Продолжение табл. 2 Пл-ть,А/дм рН кислотные камеры Соотношение потоковрН обессо- ливаю - щие камеры Очищенная воды Тем-ра в кислотных камерах Ь пр,обессо- ливающие камеры рН Снсоз, мг-ЗКВ кислот" ные камеры. жесткость, мг-ЭКВ Таблица 3 Характеристики очищенной воды предлагаемым способом в сравнении с известным1838248Составитель В. Заболоцкийктор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор Т. Вашкович Заказ 2897 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина