способ очистки природных вод

Формула изобретения

Способ очистки природных вод, заключающийся в фильтровании природной воды на угольном фильтре, очистке отфильтрованной воды от тонких взвесей на патронном фильтре с диаметром пор 5 мкм, двухстадийном обратноосмотическом обессоливании воды, отличающийся тем, что в воду перед стадией обратного осмоса вводят добавки веществ, ионы которых обладают отрицательными гидратационными постоянными (например, йодид или хлорид аммония), в количестве 0,4 - 1,2 ммоль/дм³.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам очистки природных подземных вод для хозяйственно-питьевого, промышленного водоснабжения.

Известен способ очистки воды электродистилляцией (см. Егоров А.И. Приготовление искусственной питьевой воды. - М.: Стройиздат, 1988, с. 128).

Указанный способ отличается высокой энергоемкостью (примерно 1 кВт 1 литр очищаемой воды) и низкой степенью использования воды (3 - 5%, 95 - 97% потребляемой воды расходуется на охлаждение).

Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки воды, заключающийся в фильтровании природной воды на угольном фильтре, очистке отфильтрованной воды от тонких взвесей на патронном фильтре с диаметром пор 5 мкм, двухстадийном обратноосмотическом обессоливании воды (см. заявку Франции N 2565221, кл. C 02 F 1/44, 1985).

К недостаткам известного способа очистки природных вод относятся низкая селективность и производительность мембран при очистке природных вод с высоким содержанием ионов, обуславливающих карбонатную жесткость: кальция, магния, гидрокарбонатов (4 - 12 мг-экв/дм³). Кроме того, обратноосмотические мембраны в этом случае характеризуются малым межрегенерационным периодом.

Целью изобретения является повышение производительности и селективности обратноосмотических мембран, увеличение их межрегенерационного периода при очистке природных вод с высоким содержанием карбонатной жесткости.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу очистки природных вод, заключающемуся в фильтровании природной воды на угольном фильтре, очистке отфильтрованной воды от тонких взвесей на патронном фильтре с диаметром пор 5 мкм, двухстадийном обрабноосмотическом обессоливании воды, в очищенную воду перед стадией обратного осмоса вводятся добавки веществ, ионы которых обладают отрицательными гидратационными постоянными (например, йодид или хлорид аммония), в количестве 0,4 - 1,2 моль/дм³.

Сущность способа заключается в следующем.

Селективность мембран по отношению к ионам, обуславливающим карбонатную жесткость в природных водах, определяется гидратационными постоянными этих ионов E или x=E/RT, где R - газовая постоянная, T - абсолютная температура. При этом введение в воду добавок ионов с отрицательной гидратацией способствует увеличению селективности ионов, обуславливающих карбонатную жесткость и обладающих положительной гидратацией, что связано с протекающими при этом явлениями высаливания (см. Синюков В.В. Структура одноатомных жидкостей, воды и водных растворов электролитов. - М.: Наука, 1976, с. 194 - 240).

Преимущественное разрушение структуры воды в области ближней гидратации отрицательно гидратируемых ионов стимулирует увеличение гидратации положительно гидратируемых ионов. При очистке же природных вод по известному способу наблюдается обратный эффект за счет увеличения концентрации ионов, обуславливающих карбонатную жесткость. В результате этого создаются благоприятные условия для осаждения карбоната на рабочей поверхности мембран, что приводит к снижению их производительности и селективности. Наблюдается при этом и сокращение межрегенерационного периода мембран.

Показатели предлагаемого способа и прототипа приведены в таблице. В таблице приведены также данные, характеризирующие влияние добавок веществ с отрицательной гидратационной постоянной на селективность и производительность мембран, а также их межрегенерационный период в процессе очистки природных вод с карбонатной жесткостью 4 - 12 мг/экв/дм³.

Из таблицы следует, что введение добавок веществ с отрицательной гидратационной постоянной в количестве, меньшем 0,4 ммоль/дм ³, не приводит к положительному эффекту. Введение же добавок в количестве, превышающем 1,2 ммоль/дм³, нецелесообразно, поскольку не приводит к дальнейшему улучшению рабочих характеристик мембран.

Пример 1.

Природная вода с карбонатной жесткостью 4,0 мг-экв/дм³ поступает на угольный фильтр с целью очистки от органических примесей. Далее очищенную от органических примесей воду подают на патронный фильтр с диаметром пор 5 мкм для очистки от тонких взвесей и частиц активированного угля. После этого в воду вводят добавку хлорида аммония, ионы которого обладают отрицательной гидратационной постоянной, в количестве 0,3 ммоль/дм³ и подвергают двухстадийному обратному осмосу.

Производительность мембран 37,5 л/чм², селективность 75,1%, межрегенерационный период 25 суток.

Пример 2.

Природная вода с карбонатной жесткостью 4,0 мг-экв/дм³ поступает на угольный фильтр с целью очистки от органических примесей. Далее очищенную от органических примесей воду подают на патронный фильтр с диаметром пор 5 мкм для очистки от тонких взвесей и частиц активированного угля. После этого в воду вводят добавку qодида аммония, ионы которого обладают отрицательной гидратационной постоянной, в количестве 0,4 ммоль/дм³ и подвергают двухстадийному обратному осмосу.

Производительность мембран 51,5 л/чм², селективность 95,8%, межрегенерационный период 88 суток.

Пример 3.

Природная вода с карбонатной жесткостью 9,0 мг-экв/дм³ поступает на угольный фильтр с целью очистки от органических примесей. Далее очищенную от органических примесей воду подают на патронный фильтр с диаметром пор 5 мкм для очистки от тонких взвесей и частиц активированного угля. После этого в воду вводят добавку йодида аммония, ионы которого обладают отрицательной гидратационной постоянной, в количестве 0,9 ммоль/дм³ и подвергают двухстадийному обратному осмосу.

Производительность мембран 51,7 л/чм², селективность 96,0%, межрегенерационный период 91 суток.

Пример 4.

Природная вода с карбонатной жесткостью 9,0 мг-экв/дм³ поступает на угольный фильтр с целью очистки от органических примесей. Далее очищенную от органических примесей воду подают на патронный фильтр с диаметром пор 5 мкм для очистки от тонких взвесей и частиц активированного угля. После этого в воду вводят добавку хлорида аммония, ионы которого обладают отрицательной гидратационной постоянной, в количестве 0,9 ммоль/дм³ и подвергают двухстадийному обратному осмосу.

Производительность мембран 51,7 л/чм², селективность 96,0%, межрегенерационный период 91 суток.

Пример 5.

Природная вода с карбонатной жесткостью 12,0 мг-экв/дм³ поступает на угольный фильтр с целью очистки от органических примесей. Далее очищенную от органических примесей воду подают на патронный фильтр с диаметром пор 5 мкм для очистки от тонких взвесей и частиц активированного угля. После этого в воду вводят добавку йодида аммония, ионы которого обладают отрицательной гидратационной постоянной, в количестве 1,2 ммоль/дм³ и подвергают двухстадийному обратному осмосу.

Производительность мембран 51,7 л/чм², селективность 96,2%, межрегенерационный период 94 суток.

Пример 6.

Природная вода с карбонатной жесткостью 12,0 мг-экв/дм³ поступает на угольный фильтр с целью очистки от органических примесей. Далее очищенную от органических примесей воду подают на патронный фильтр с диаметром пор 5 мкм для очистки от тонких взвесей и частиц активированного угля. После этого в воду вводят добавку хлорида аммония, ионы которого обладают отрицательной гидратационной постоянной, в количестве 1,32 ммоль/л и подвергают двухстадийному обратному осмосу.

Производительность мембран 51,6 л/чм², селективность 96,1%, межрегенерационный период 94 суток.

Предлагаемый способ позволяет повысить производительность и селективность обратноосмотических мембран, а также их межрегенерационный период при очистке природных вод с карбонатной жесткостью 4 - 12 мг-экв/дм³.