способ очистки маломутных цветных вод

Формула изобретения

Способ очистки маломутных цветных вод, включающий напорную флотацию, коагуляцию сернокислым алюминием и выделение твердой фазы, отличающийся тем, что обработка воды напорной флотацией осуществляется перед коагуляцией в течение не менее 15 мин при содержании воздуха в водовоздушной смеси не менее 1,5% от объема обрабатываемой воды и давлении не менее 0,6 МПа в напорной емкости, где смесь содержится не менее 10 мин перед подачей в обрабатываемую флотацией воду, толщина слоя которой должна быть не менее 1 м.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области водоочистки коагуляцией и может быть использовано при осветлении и обесцвечивании маломутных цветных вод.

Известны способы очистки маломутных цветных вод коагуляцией, в которых для повышения степени очистки и снижения содержания в воде остаточного алюминия, процесс коагуляции интенсифицируют добавлением флокулянта (см. Авторское свидетельство СССР N 1536345, кл. C 02 F 1/52, 1990, Авторское свидетельство СССР N 833569, кл. C 02 F 1/52, 1981). Эти способы позволяют снизить содержание остаточного алюминия в обработанной воде на 30-50% и улучшить технологические показатели качества обрабатываемой воды путем, например, увеличения продолжительности фильтрации примерно на 25-20%. К недостаткам этих способов следует отнести повышение трудоемкости процесса обработки воды за счет увеличения количества вводимых в воду реагентов и усложнения технологии их дозирования. Кроме того, при таких способах практически не уменьшаются расходы регентов.

Наиболее близким к изобретению является способ очистки воды, включающий флотацию в импеллерной машине, коагуляцию и выделение твердой фазы (см. Авторское свидетельство СССР N 1209606, кл. C 02 F 1/24, 1986). Использование флотации перед коагуляцией позволяет повысить эффективность удаления водорослей и взвешенных веществ. Однако, учитывая, что в данном случае процесс флотации осуществляется в импеллерной машине, этот метод не позволяет интенсифицировать процесс последующей коагуляции, добиться значительного снижения реагентов и остаточного алюминия в обработанной воде.

Целью изобретения является интенсификация процесса коагуляции, заключающаяся в уменьшении доз сульфата алюминия, снижении содержания остаточного алюминия в очищенной воде и сокращении затрат времени на процессы очистки воды.

Поставленная цель достигается тем, что для очистки маломутных цветных вод, включающей напорную флотацию, коагуляцию сернокислым алюминием и выделение твердой фазы, обработка воды напорной флотацией осуществляется перед коагуляцией в течение 15 минут при содержании воздуха в водовоздушной смеси не менее 1,5% от объема обрабатываемой воды и давлении не менее 0,6 МПа в напорной емкости, где эта смесь содержится не менее 10 минут перед подачей в обрабатываемую флотацией воду, толщина слоя которой должна быть не менее 1 метра.

Способ очистки маломутной цветной воды осуществляется следующим образом: водовоздушная смесь с содержанием воздуха не менее 1,5% от объема обрабатываемой воды под давлением не менее 0,6 МПа содержится в напорной емкости не менее 10 минут, а затем направляется по распределительной системе в нижнюю часть емкости, где содержится обрабатываемая вода, толщина слоя которой должна быть не менее 1 метра. Большое количество мелких пузырьков воздуха, поднимаясь вверх, удаляет из воды часть твердых и плавающих взвешенных веществ. При такой обработке воды в течение не менее 15 минут снижается агрегативная устойчивость взвеси (см. табл. 1, 2), что позволяет уменьшить дозу коагулянта, снизить содержание остаточного алюминия в очищенной воде и ускорить процесс коагуляции.

Пример 1. Исходную воду из реки Лоста, поступающую на водоочистные сооружения АОЗТ "Надеево" Вологодской области, имеющую цветность 90 градусов платино-кобальтовой шкалы, мутность 7 мг/л и дзета-потенциал - 42 мВ, коагулировали разными дозами сульфата алюминия. При этом в лабораторных условиях определялось время от момента ввода раствора коагулянта до начала оседания хлопьев и измерялся дзета-потенциал взвеси в воде. После коагуляции вода фильтровалась со скоростью 7 м/час через кварцевый фильтр.

Для сравнения ту же воду обрабатывали напорной флотацией, а затем коагулировали теми же дозами сульфата алюминия и фильтровали через кварцевый песок с той же скоростью. При флотации содержание воздуха в водовоздушной смеси составляло 1,5% от объема обрабатываемой воды, давление в напорной емкости - 0,65 Мпа, при времени пребывания смеси в этой емкости - 12 минут. Толщина слоя обрабатываемой флотацией воды равнялась 1,1 метра.

Результаты приведены в табл. 1 (см. в конце описания).

Пример 2. Исходную воду из реки Сухона (у г. Великий Устюг), имеющую цветность 196 градусов ПКШ, мутность 4 мг/л и дзета-потенциал взвеси 46 мВ, исследовали по той же методике, какая приведена в примере 1.

Результаты обработки воды коагуляцией (без предварительной напорной флотации) и результаты обработки воды по предлагаемому способу приведены в табл. 2 (см. в конце описания).

Из данных таблиц 1 и 2 следует, что предварительная напорная флотация (при подготовке воды питьевого качества) позволяет снизить дозы коагулянта: в первом случае с 40 мг/л до 7 мг/л (в 5,7 раза), а во втором случае с 60 мг/л до 20 мг/л (в 3 раза). При этом остаточный алюминий в очищенной воде снижается в первом случае с 0,38 мг/л до 0,18 мг/л (в 2,1 раза), а во втором случае с 0,62 мг/л до 0,05 мг/л (в 12,4 раза). Кроме того, сокращаются затраты времени на коагуляцию воды в 1,5-2 раза.

Результаты исследований параметров напорной флотации показали, что приведенные в примерах 1 и 2 эффекты являются максимальными при давлении в напорной емкости не менее 0,6 МПа. При уменьшении давления до 0,05 МПа эффект значительно снижается, а при давлении менее 0,5 МПа эффект не наблюдается. Кроме того, наибольший эффект очистки воды достигается в тех случаях, когда содержание воздуха в водовоздушной смеси не менее 1,5%, время пребывания водовоздушной смеси в напорной емкости - не менее 10 минут, толщина слоя обрабатываемой воды - не менее 1 метра при обработке ее флотацией в течение не менее 15 минут.

По сравнению с базовым объектом, в качестве которого принят прототип (см. Авторское свидетельство СССР, кл. C 02 F 1/24, 1986), предложенный способ очистки маломутных цветных вод обладает следующими преимуществами:

1. Уменьшение дозы коагулянта (сульфата алюминия) в 3-6 раз.

Такие уменьшение дает значительный экономический эффект. Так, например, при производительности 50 тыс. м³/сут (город с населением примерно 100 тыс. человек) и среднегодовой дозе коагулянта 40 мг/л расход коагулянта составит 4500 тонн при содержании активной части по Al₂O₃ - 40% (сертификат качества предприятия "Пигмент" г. Санкт-Петербург). Уменьшение дозы коагулянта в 3 раза позволит сэкономить 3000 тонн сульфата алюминия. При стоимости коагулянта в ценах 1997 года 1 миллион рублей (данные бухгалтерии АОЗТ "Надеево") экономия составит 3 млрд.рублей. При этом увеличение затрат электроэнергии на обеспечение напорной флотации сопоставимо с уменьшением аналогичных затрат на приготовление меньшего количества коагулянта.

2. Уменьшение содержания остаточного алюминия в очищенной воде в 2 и более раза дает социальный эффект, заключающийся в улучшении качества питьевой воды.

3. Сокращаются затраты времени на процесс коагуляции, что также дает экономический эффект за счет уменьшения водоочистных сооружений, либо увеличения производительности действующей водоочистной станции.