[go: up one dir, main page]

RU2208598C1 - Water cleaning and conditioning process - Google Patents

Water cleaning and conditioning process Download PDF

Info

Publication number
RU2208598C1
RU2208598C1 RU2002123389A RU2002123389A RU2208598C1 RU 2208598 C1 RU2208598 C1 RU 2208598C1 RU 2002123389 A RU2002123389 A RU 2002123389A RU 2002123389 A RU2002123389 A RU 2002123389A RU 2208598 C1 RU2208598 C1 RU 2208598C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
air
ejector
low
supplied
Prior art date
Application number
RU2002123389A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
М.Я. Алферов
А.В. Косс
Р.А. Пензин
Original Assignee
Пензин Роман Андреевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Пензин Роман Андреевич filed Critical Пензин Роман Андреевич
Priority to RU2002123389A priority Critical patent/RU2208598C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2208598C1 publication Critical patent/RU2208598C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Physical Water Treatments (AREA)

Abstract

FIELD: water treatment. SUBSTANCE: process suitable for production of drinking water consists in treating water with air oxygen in liquid-gas ejector fitted with multinozzle attachment at water supply rate by at least 25% exceeding sound speed in water-air mixture, after which water is filtered and supplemented by mineral acid in ejecting device. Air is introduced into ejector at reduced (0.3-0.7 atm) or atmospheric pressure if water contains much iron and has low carbonate hardness. In case of high carbonate hardness and low iron content, air is supplied under excessive pressure no higher than 0.3 atm. EFFECT: enabled low-cost deferrization, softening, and decarbonization of water resulting in water with high time stability. 5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области водоподготовки и водоочистки и может быть использовано для приготовления вод для промышленных нужд и для получения питьевой воды. The invention relates to the field of water treatment and water purification and can be used to prepare water for industrial needs and to produce drinking water.

Известен ряд способов водоподготовки для теплоснабжения, в которых проводят деаэрацию воды с использованием в установках водоструйных эжекторов (см., например, [1], [2], [3]). A number of water treatment methods for heat supply are known, in which water is deaerated using water-jet ejectors in plants (see, for example, [1], [2], [3]).

Общим недостатком этих методов является наличие дополнительных емкостей бака-газоотделителя и вакуумного деаэратора декорбанизатора, что увеличивает массогабаритные характеристики рассматриваемых устройств. Кроме того, в устройстве [3] использованы парожидкостный струйный аппарат и циклон, что еще больше ухудшает массогабаритные характеристики и требует наличия источника пара, необходимого для работы парожидкостного струйного аппарата. A common drawback of these methods is the presence of additional capacities of the gas separator tank and the vacuum deaerator of the dekorbanizer, which increases the overall dimensions of the devices under consideration. In addition, the device [3] used a vapor-liquid jet apparatus and a cyclone, which further worsens the weight and size characteristics and requires a steam source necessary for the operation of the vapor-liquid jet apparatus.

Известен способ очистки воды, включающий перемешивание очищаемой воды с озоновоздушной смесью, осуществляемое в многоствольном эжекторе при относительной объемной концентрации смеси 0,35-0,65 путем ее разгона до сверхзвуковой скорости с последующим торможением до дозвуковой скорости при переходе смеси через скачок уплотнения [4]. A known method of water purification, including mixing purified water with an ozone-air mixture, carried out in a multi-barrel ejector at a relative volume concentration of the mixture 0.35-0.65 by accelerating to supersonic speed with subsequent braking to subsonic speed when the mixture passes through a shock wave [4] .

Однако реализация сверхзвукового течения смеси, судя по описанию [4], возможна только при давлении смеси, меньшем 0,14 МПа. Кроме того, указанный диапазон относительных объемных концентраций 0,35-0,65 достаточно узок, что делает указанный способ недостаточно эффективным и экономичным. However, the implementation of the supersonic flow of the mixture, judging by the description [4], is possible only at a mixture pressure less than 0.14 MPa. In addition, the specified range of relative volumetric concentrations of 0.35-0.65 is quite narrow, which makes this method not effective and economical.

Известен способ очистки воды от железа, включающий ее смешение с воздухом при атмосферном давлении, обработку в контактном резервуаре, фильтрацию с постоянным отбором воды на смешение с диспергированным воздухом при определенном давлении водовоздушной смеси и времени насыщения и циркуляцией через контактный резервуар, причем исходную воду контактируют на насадке с большой удельной поверхностью с водовоздушной смесью, подаваемой на смешение циркуляционным насосом через эжектор, объем которой равен или в 2-3 раза превышает объем потока воды, подаваемой на очистку [5]. A known method of water purification from iron, including its mixing with air at atmospheric pressure, processing in a contact tank, filtering with constant selection of water for mixing with dispersed air at a certain pressure of the water-air mixture and saturation time and circulation through the contact tank, and the source water is contacted nozzle with a large specific surface with a water-air mixture supplied to the mixing by a circulation pump through an ejector, the volume of which is equal to or 2-3 times the volume of the flow water supplied for purification [5].

Недостатком указанного способа является наличие насадки с большой удельной поверхностью и необходимость в рециркуляции водовоздушной смеси, что повышает энергозатраты. The disadvantage of this method is the presence of nozzles with a large specific surface area and the need for recirculation of the water-air mixture, which increases energy consumption.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки и кондиционирования воды, включающий обработку воды кислородом воздуха с помощью эжектора, ее последующее пропускание через резервуар и фильтрацию. По данному способу сначала проводят смешение воды с кислородом воздуха при атмосферном давлении с помощью эжектирующего устройства, затем ее обработку в контактном резервуаре и фильтрацию [6]. В данном способе эжектор играет вспомогательную роль для подачи воздуха из атмосферы в трубопровод, а основной процесс дегазации исходной воды и насыщения ее воздухом происходит в смесителе, который в совокупности с диспергатором не способен обеспечить создание пузырьков воздуха субмикронного размера. The closest in technical essence and the achieved result is a method of purification and conditioning of water, including the treatment of water with atmospheric oxygen using an ejector, its subsequent passage through the tank and filtering. In this method, first, water is mixed with atmospheric oxygen at atmospheric pressure using an ejection device, then it is processed in a contact tank and filtered [6]. In this method, the ejector plays an auxiliary role for supplying air from the atmosphere to the pipeline, and the main process of degassing the source water and saturating it with air occurs in a mixer, which together with the dispersant is not able to provide submicron sized air bubbles.

Другим недостатком данного способа является его сложность и повышенные энергозатраты, обусловленные тем, что при обработке воды в контактном резервуаре часть воды постоянно отбирают, подают на смешение с диспергированным воздухом при определенном давлении водовоздушной смеси и времени насыщения, а затем возвращают в контактный резервуар, осуществляя непрерывную циркуляцию воды в системе. Another disadvantage of this method is its complexity and increased energy consumption, due to the fact that when water is treated in a contact tank, part of the water is constantly taken, mixed with dispersed air at a certain pressure of the water-air mixture and saturation time, and then returned to the contact tank, making continuous water circulation in the system.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа очистки воды, позволяющего одновременно осуществлять процессы обезжелезивания, декарбонизации с частичным умягчением воды, а также проводить кондиционирование воды путем ее ионной стабилизации. The objective of the present invention is to develop a method of water purification, allowing simultaneous processes of iron removal, decarbonization with partial softening of water, as well as carry out conditioning of water by ion stabilization.

Поставленная задача решается описываемым способом очистки и кондиционирования воды, включающим обработку воды кислородом воздуха в жидкостногазовом эжекторе с многосопловой насадкой при подаче воды в эжектор под давлением, обеспечивающим скорость подачи воды, не менее чем на 25% превышающую скорость звука в образовавшейся равновесной двухфазной смеси вода - воздух, последующее фильтрование воды и добавление в воду соляной или серной кислоты в эжектирующем устройстве. The problem is solved by the described method of water purification and conditioning, including the treatment of water with atmospheric oxygen in a liquid-gas ejector with a multi-nozzle nozzle when water is supplied to the ejector under pressure, providing a water supply rate of at least 25% higher than the speed of sound in the resulting equilibrium two-phase water mixture - air, subsequent filtering of the water and adding hydrochloric or sulfuric acid to the water in the ejection device.

Предпочтительно воздух подают при пониженном давлении, равном 0,3-0,7 ата. Preferably, air is supplied at a reduced pressure of 0.3-0.7 at.

При высоком содержании железа в воде и невысокой карбонатной жесткости воздух подают под давлением 1 ата, а при высокой карбонатной жесткости воды и невысоком содержании железа, подачу воздуха осуществляют при пониженном давлении, не превышающем 0,3 ата. Добавление соляной или серной кислот осуществляют при закрытой вакуумной полости эжектора. With a high content of iron in water and low carbonate hardness, air is supplied at a pressure of 1 atm, and with a high carbonate hardness of water and a low iron content, air is supplied under reduced pressure not exceeding 0.3 atm. The addition of hydrochloric or sulfuric acids is carried out with a closed vacuum cavity of the ejector.

Работа эжектора при пониженном давлении позволяет осуществлять режим, при котором происходит массированное выделение растворенных в воде газов, в первую очередь СО2, что позволяет проводить эффективную декарбонизацию воды.The operation of the ejector under reduced pressure allows for a mode in which there is a massive release of gases dissolved in water, primarily CO 2 , which allows efficient decarbonization of water.

Традиционные методы обессоливания (ионитное умягчение по схеме катионит-анионит или в фильтрах типа ФСД - фильтрах смешанного действия, обратноосмотического обессоливания, нанофильтрационного снижения солей жесткости) не являются эффективными применительно к часто встречающемуся составу воды с избытком карбонатной жесткости, так как одновременное удаление ионов Са2+ и связанных с ними НСО3- (которое происходит при применении этих методов) не позволяет достичь стабильного состояния растворенных примесей. При последующем длительном стоянии либо при кипячении наблюдается появление пленки или мелкодисперсного осадка карбоната кальция. При использовании традиционных методов возникает необходимость снижения содержания кальция в обработанной воде до уровня менее 10 мг/л, чтобы избежать нежелательных последствий, что совершенно неприемлемо, исходя из требований п.4.11 СанПин, по которым содержание кальция в питьевой воде составляет 25-80 мг/л. Предлагаемый способ лишен этих недостатков.Traditional methods of desalination (ionic softening according to the cation exchanger – anion exchange resin scheme or in FSD filters — filters of mixed action, reverse osmosis desalination, nanofiltration reduction of hardness salts) are not effective in relation to the frequently encountered water composition with excess carbonate hardness, since the simultaneous removal of Ca 2 ions + and related HCO 3 - (which occurs when these methods are used) does not allow to achieve a stable state of dissolved impurities. With subsequent prolonged standing or during boiling, the appearance of a film or a finely divided precipitate of calcium carbonate is observed. Using traditional methods, it becomes necessary to reduce the calcium content in treated water to less than 10 mg / l in order to avoid undesirable consequences, which is completely unacceptable, based on the requirements of paragraph 4.11 SanPin, according to which the calcium content in drinking water is 25-80 mg / l The proposed method is devoid of these disadvantages.

Соляную или серную кислоту после фильтрации подают в воду для ее стабилизации, что приводит к исключению вышеописанных негативных моментов. Количество добавляемой кислоты соответствует рН стабильной воды в интервале 6,7-6,8 при начальном рН≈7,5-8,1. На практике для стабилизации 1 м3 воды после ее обработки в эжекторе при заявленных условиях необходимо добавить 5,6-5,7 кг 2%-ного раствора серной кислоты.After filtration, hydrochloric or sulfuric acid is fed into the water to stabilize it, which leads to the exclusion of the above negative aspects. The amount of acid added corresponds to a pH of stable water in the range of 6.7-6.8 at an initial pH of about 7.5-8.1. In practice, to stabilize 1 m 3 of water after its treatment in an ejector under the stated conditions, it is necessary to add 5.6-5.7 kg of a 2% sulfuric acid solution.

Установка позволяет практически мгновенно осуществить реакцию замещения в растворе бикарбонат-ионов на сульфат-ионы в заданном количестве, обеспечивающем стабильные свойства воды при стоянии и кипячении. The installation allows almost instantly to carry out the substitution reaction in a solution of bicarbonate ions for sulfate ions in a predetermined amount, providing stable properties of water when standing and boiling.

Для стабилизации 30 м3 воды необходимо добавление 170 литров 2%-ного раствора серной кислоты. Процесс проводят в непрерывном режиме. Так как скоростные режимы смешения раствора кислоты и воды в эжекторе на несколько порядков превосходят смешение обычными методами - в установке поддерживают небольшое разрежение (до 0,05 МПа), то углекислый газ из воздуха не успевает сдвинуть равновесие в обратную сторону, а выделившаяся в результате реакции свободная углекислота тут же удаляется в атмосферу.To stabilize 30 m 3 of water, 170 liters of a 2% sulfuric acid solution must be added. The process is carried out continuously. Since the high-speed modes of mixing the acid and water solution in the ejector are several orders of magnitude superior to mixing with conventional methods — a small vacuum is maintained in the installation (up to 0.05 MPa), the carbon dioxide from the air does not have time to shift the equilibrium in the opposite direction, but the precipitated gas free carbon dioxide is immediately removed to the atmosphere.

В результате этих двух операций получается вода, максимально сохраняющая природный солевой баланс исходной воды скважины при отсутствии осадка при ее кипячении. As a result of these two operations, water is obtained that maximally preserves the natural salt balance of the source water of the well in the absence of sediment during its boiling.

Пример. Example.

Предлагаемый способ осуществлен на установке, схема которой приведена на чертеже. Установка содержит блок 1, состоящий из подводящей воду магистрали, трех последовательно установленных ступеней очистки, каждая из которых содержит эжектор (Э1), бак (Б), насос (Н) и трубку подачи воды к следующей ступени. При этом каждый из трех эжекторов соединен общей трубкой друг с другом и с последовательно установленными манометром и краном. На выходе из блока 1 установлены два микрофильтра (Ф1 и Ф2). Кроме того, установка содержит блок 2, состоящий из дозатора кислоты эжектора (Э2), бака (Б), насоса (Н) и отводящей воду магистрали. The proposed method is implemented on the installation, a diagram of which is shown in the drawing. The installation comprises a unit 1, consisting of a water supply line, three sequentially installed cleaning stages, each of which contains an ejector (E1), a tank (B), a pump (H) and a water supply pipe to the next stage. At the same time, each of the three ejectors is connected by a common tube to each other and to a manometer and a crane installed in series. At the exit from block 1, two microfilters (F1 and F2) are installed. In addition, the installation comprises a block 2, consisting of an ejector of an ejector acid (E2), a tank (B), a pump (H) and a water discharge line.

Установка работает следующим образом. Очищаемую воду подводят к первому эжектору (Э1) под давлением не менее 0,4 МПа, что обеспечивает скорость подачи воды 28,51 м/с при скорости звука в двухфазной смеси, равной 21,4 м/с, и из него в бак (Б), из которого насосом (Н) подают на второй эжектор и т.д. При этом через кран (Кр) подают воздух к трубке, соединяющей эжекторы. С помощью манометра (М) поддерживают давление поступающего в эжекторы воздуха не более 0,03 МПа. После прохождения через 3 ступени очистки (на что требуется 30 минут) с обеспечением скорости подачи воды на 25-30% выше скорости звука в смеси воду направляют на фильтрацию для удаления выпавшего в осадок СаСО3. В 1 м3 отфильтрованной воды с помощью дозатора впрыскивают 5,6 л 2% раствора серной кислоты и направляют ее в эжектор (Э2), обеспечивающий их качественное перемешивание. Воду из эжектора направляют в бак, из которого насосом отводят из установки.Installation works as follows. The purified water is supplied to the first ejector (E1) under a pressure of at least 0.4 MPa, which ensures a water supply speed of 28.51 m / s with a sound velocity in the two-phase mixture equal to 21.4 m / s, and from it to the tank ( B), from which the pump (H) serves on the second ejector, etc. At the same time, air is supplied through a tap (Cp) to a tube connecting the ejectors. Using a manometer (M), the pressure of the air entering the ejectors is not more than 0.03 MPa. After passing through 3 stages of purification (which takes 30 minutes), ensuring a water supply rate of 25-30% higher than the speed of sound in the mixture, the water is sent to the filtration to remove the precipitated CaCO 3 . In 1 m 3 of filtered water, 5.6 l of a 2% sulfuric acid solution are injected with a dispenser and sent to an ejector (E2), which ensures their high-quality mixing. Water from the ejector is sent to the tank, from which the pump is removed from the installation.

Результаты по очистке воды приведены в таблице. The results of water treatment are shown in the table.

Проверка кипячением исходной и кондиционированной воды показала, что в исходной после кипячения образовывался осадок СаСО3. После обработки же в заявленном режиме вода сохранила свои вкусовые характеристики, оказалась стабильной при стоянии, а при кипячении выпадения осадка не наблюдалось.Check by boiling the source and conditioned water showed that in the source after boiling a precipitate of CaCO 3 was formed . After processing in the claimed mode, the water retained its taste characteristics, turned out to be stable when standing, and when boiling, precipitation was not observed.

Источники информации
1. Патент RU 2174100, 2001.
Sources of information
1. Patent RU 2174100, 2001.

2. Патент RU 2177449, 2001. 2. Patent RU 2177449, 2001.

3. Патент RU 2132004, 1998. 3. Patent RU 2132004, 1998.

4. Патент RU 2034799, 1995. 4. Patent RU 2034799, 1995.

5. Патент RU 2181109, 2001. 5. Patent RU 2181109, 2001.

6. Патент RU 2119892, 2001. 6. Patent RU 2119892, 2001.

Claims (5)

1. Способ очистки и кондиционирования воды, включающий обработку воды кислородом воздуха с использованием эжектора с последующим фильтрованием, отличающийся тем, что обработку проводят в жидкостно-газовом эжекторе с многосопловой насадкой при подаче воды в эжектор под давлением, обеспечивающим скорость подачи воды, не менее чем на 25% превышающую скорость звука в образовавшейся двухфазной смеси вода-воздух, а после фильтрования в воду добавляют соляную или серную кислоту в эжектирующем устройстве. 1. The method of purification and conditioning of water, comprising treating the water with atmospheric oxygen using an ejector followed by filtering, characterized in that the treatment is carried out in a liquid-gas ejector with a multi-nozzle nozzle when supplying water to the ejector under pressure, providing a water flow rate of not less than 25% higher than the speed of sound in the resulting two-phase water-air mixture, and after filtration, hydrochloric or sulfuric acid is added to the water in the ejection device. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что воздух в эжектор подают при пониженном давлении равном 0,3-0,7 ата. 2. The method according to p. 1, characterized in that the air is supplied to the ejector under reduced pressure equal to 0.3-0.7 at. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при высоком содержании железа в воде и невысокой карбонатной жесткости воздух подают под атмосферным давлением. 3. The method according to claim 1, characterized in that with a high content of iron in water and low carbonate hardness, air is supplied under atmospheric pressure. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при высокой карбонатной жесткости воды и невысоком содержании железа воздух подают при давлении, не превышающем 0,3 ата. 4. The method according to claim 1, characterized in that at high carbonate hardness of water and a low iron content, air is supplied at a pressure not exceeding 0.3 ata. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что добавление соляной или серной кислоты в эжектирующем устройстве ведут при закрытой вакуумной полости эжектора. 5. The method according to claim 1, characterized in that the addition of hydrochloric or sulfuric acid in the ejection device is carried out with a closed vacuum cavity of the ejector.
RU2002123389A 2002-09-02 2002-09-02 Water cleaning and conditioning process RU2208598C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002123389A RU2208598C1 (en) 2002-09-02 2002-09-02 Water cleaning and conditioning process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002123389A RU2208598C1 (en) 2002-09-02 2002-09-02 Water cleaning and conditioning process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2208598C1 true RU2208598C1 (en) 2003-07-20

Family

ID=29212249

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002123389A RU2208598C1 (en) 2002-09-02 2002-09-02 Water cleaning and conditioning process

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2208598C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2591146C2 (en) * 2010-12-20 2016-07-10 Поско Method and device for process water treatment

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2591146C2 (en) * 2010-12-20 2016-07-10 Поско Method and device for process water treatment
US9802838B2 (en) 2010-12-20 2017-10-31 Posco Method and apparatus for treating process water

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6303037B1 (en) Reverse osmosis process and equipment
CN106458651B (en) Pure water production device and pure water production method
JPH11510432A (en) Production of high-purity water using reverse osmosis
JP2004506512A (en) Process and apparatus for mixing liquid materials from various TFC membranes
CN110526512A (en) A kind of high-COD waste water with high salt recycling Zero discharging system and technique
WO2002068338A2 (en) Method of boron removal in presence of magnesium ions
CN108423907A (en) Haline water Zero discharge treatment method and its device
JPS62294484A (en) Reverse osmosis treatment of water containing silica at high concentration
CN108178408A (en) A kind of device and method of desulfurization wastewater processing
RU2208598C1 (en) Water cleaning and conditioning process
Segal et al. Intensification and energy minimization of seawater reverse osmosis desalination through high-pH operation: Temperature dependency and second pass implications
CN112358103A (en) Nanofiltration device, and nanofiltration pre-mode mine water treatment system and process
CN219950761U (en) High-salt fluorine-containing wastewater defluorination and resource utilization treatment system
JP7106465B2 (en) Water treatment system and water treatment method
RU2208594C1 (en) Water softening and deferrization process
CN110255757B (en) Method and device for hardness removal of landfill leachate MBR-RO concentrated solution
RU2047330C1 (en) Method for producing potable water
JPS6328486A (en) Method for removing dissolved carbon dioxide in pure water producing apparatus
CN221479751U (en) High-salt organic wastewater recycling treatment system
JP3100504B2 (en) Demineralized water production equipment
JPS6291287A (en) Pure water production equipment
CN116639769B (en) Method and system for recycling polished waste acid
JP2000271569A (en) Pure water production method
JP2003236541A (en) Desalting treatment method and apparatus for seawater
JP3227765B2 (en) Membrane separation device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100903

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20130610

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20130729

QB4A License on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20131030

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140903