RU2341325C2 - Способ приготовления рабочего раствора коагулянта - Google Patents
Способ приготовления рабочего раствора коагулянта Download PDFInfo
- Publication number
- RU2341325C2 RU2341325C2 RU2006139473/15A RU2006139473A RU2341325C2 RU 2341325 C2 RU2341325 C2 RU 2341325C2 RU 2006139473/15 A RU2006139473/15 A RU 2006139473/15A RU 2006139473 A RU2006139473 A RU 2006139473A RU 2341325 C2 RU2341325 C2 RU 2341325C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working solution
- coagulant
- circulation
- suspension
- water
- Prior art date
Links
- 239000012224 working solution Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 230000004087 circulation Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 28
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 230000032683 aging Effects 0.000 abstract description 8
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 abstract description 7
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 abstract description 7
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 abstract description 6
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 abstract description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 abstract description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 3
- 230000000274 adsorptive effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- RCJVRSBWZCNNQT-UHFFFAOYSA-N dichloridooxygen Chemical compound ClOCl RCJVRSBWZCNNQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 8
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 239000003570 air Substances 0.000 description 3
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 3
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 3
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 2
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 2
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 2
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 2
- -1 polyoxychloride Polymers 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области хозяйственно-питьевого, технического водоснабжения, а также к физико-химической очистке сточных вод. Изобретение касается способа приготовления рабочего раствора коагулянта при очистке вод от загрязняющих веществ. Способ приготовления рабочего раствора коагулянта заключается в том, что растворение товарного реагента происходит путем многократной циркуляции содержимого бака через кавитационно-вихревой поток, в котором происходит диспергирование частиц приготавливаемой суспензии вплоть до их наноразмеров при одновременном повышении температуры, причем большее значение времени циркуляции соответствует большей температуре нагрева. При этом среднеквадратичный градиент скорости перемешивания суспензии (G) составляет от 1000 с-1, а время циркуляции - от 4 до 15 мин. Заявленный способ приготовления рабочего раствора коагулянта позволяет снизить эксплуатационные расходы, связанные с подогревом воды для приготовления рабочего раствора - суспензии полиоксихлорида алюминия (ПОХА) - в период низких температур, интенсифицировать процесс агрегирования взвешенных веществ путем улучшения адсорбционных свойств (коагуляционной активности) суспензии ПОХА, а также увеличить время "старения" рабочего раствора коагулянта. 2 табл.
Description
Изобретение относится к способам приготовления рабочего раствора коагулянта, в том числе и полиоксихлорида алюминия, для очистки вод от загрязняющих веществ и может быть использовано в области хозяйственно-питьевого, технического водоснабжения или в физико-химической очистке сточных вод.
Известен способ приготовления рабочего раствора коагулянта, в котором растворение реагентов в жидкости ведут барботированием воздухом или механическим перемешиванием при относительно низких оборотах мешалки. Иногда растворение ведут непрерывной циркуляцией раствора насосом. Растворение реагента происходит путем создания потоков: внутренних циркуляционных (барботаж или механическое перемешивание с относительно низкой интенсивностью) либо внешних (циркуляционный насос) (см. Фрог Б.Н. Водоподготовка. - Москва, 2001 г., с.111-114). При этом для повышения растворимости коагулянта ведут подогрев жидкости.
Недостатками данного способа являются необходимость применения дополнительного источника нагрева и, следовательно, высокие эксплуатационные расходы при получении горячей воды, подаваемой для растворения реагентов в период низких температур; низкая интенсивность перемешивания и, следовательно, значения среднеквадратичного градиента скорости перемешивания, практически не оказывающая влияние на степень дисперсности приготовляемой суспензии и, следовательно, на ее коагуляционную способность.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ приготовления рабочего раствора коагулянта путем совместного гидравлического и пневматического перемешивания за счет его циркуляции через колонну, в центре которой создается воздушный жгут засасываемого из атмосферы воздуха (см. Турянский И.П., Лысов В.А., Турянская Н.И. Реконструкция и интенсификация инженерных сетей и сооружений водопровода. Ростов-на-Дону, 2002 г., с.48).
Принятый за прототип способ обладает рядом недостатков: при простоте реализации затрачиваемая энергия расходуется только на перемешивание и циркуляцию приготовляемого рабочего раствора коагулянта в системе. Поскольку растворение - процесс эндотермический, то для более полного растворения коагулянта требуется подогрев раствора. При этом среднеквадратичный градиент скорости перемешивания (G) довольно низок и имеет порядок нескольких сотен с-1, т.е. в данном способе не происходит существенного изменения физико-химических свойств приготовляемого рабочего раствора коагулянта (температуры, степени дисперсности), что не повышает его коагуляционную активность и не влияет на процесс его "старения".
Задачами изобретения являются:
- снижение эксплуатационных расходов, связанных с подогревом воды для приготовления рабочего раствора коагулянта;
- повышение коагуляционной активности приготовляемого рабочего раствора коагулянта, выражающееся в интенсификации происходящего в дальнейшем, при его применении, процесса агрегирования взвешенных веществ;
- увеличение времени "старения " рабочего раствора коагулянта.
Решение задачи достигается тем, что в известном способе приготовления рабочего раствора коагулянта, включающем его перемешивание и циркуляцию, перемешивание ведут одновременно с диспергированием частиц коагулянта, вплоть до наноразмеров, а циркуляцию осуществляют через кавитационно-вихревой поток при одновременном повышении температуры, причем большее значение времени циркуляции соответствует большей температуре нагрева. При этом среднеквадратичный градиент скорости перемешивания суспензии (G) составляет от 220000 c-1, а время циркуляции - от 4-15 мин.
Способ приготовления рабочего раствора коагулянта осуществляется следующим образом. В емкость, содержащую товарный коагулянт, заливают необходимое для получения заданной концентрации количество воды. Затем полученную суспензию многократно пропускают через кавитационно-вихревой поток при значениях G от 220000 c-1 и времени циркуляции (Т) от 4-15 мин. С этой целью применяется тепловой вихревой генератор, который позволяет обеспечить в баке циркуляцию приготавливаемого рабочего раствора коагулянта. В процессе циркуляции жидкость многократно проходит через формирующийся внутри корпуса генератора кавитационно-вихревой поток с высокой степенью турбулентности, который и вызывает диспергирование частиц приготавливаемой суспензии. Диспергирование в кавитационно-вихревом генераторе по сравнению с чисто гидромеханическим перемешиванием происходит за счет диссипации в вихревой поток дополнительной энергии "захлопывания" кавитационных пузырьков. Процесс диспергирования идет как бы с нарастающим эффектом во времени за счет циркуляции. Параллельно с процессом диспергирования также происходит нагрев циркуляционного потока, что ускоряет процесс растворения реагента, особенно в период низких температур.
Поскольку приготовляемый рабочий раствор коагулянта не является истинным раствором, а лишь достаточно тонкодисперсной разбавленной суспензией (золем), то диспергирование частиц такой суспензии и ее параллельный нагрев ускоряет процесс дальнейшего гидролиза коагулянта. При введении его в обрабатываемую воду он проходит полнее, а увеличение численной концентрации частиц при одной и той же их концентрации в единице объема приводит к ускорению первой стадии процесса коагуляции - перекинетической и более эффективной следующей за ней ортокинетической стадии. В целом повышается эффективность агломерации взвеси обрабатываемой воды. Кроме этого получаемый тонкодисперсный рабочий раствор коагулянта более продолжительно во времени сохраняет свою коагуляционную активность, т.е. увеличивается его время "старения".
Примеры конкретного осуществления способа.
Способ приготовления рабочего раствора коагулянта - полиоксихлорида алюминия (ПОХА) "АКВА-АУРАТтм30" (АА) - по прототипу моделировался путем его перемешивания и циркуляции суспензии с захваченным атмосферным воздухом при следующих параметрах: G=700 с-1; Т=15 мин; температура (t)-20,6°C (нагрев приготовляемого рабочего раствора не происходит).
При приготовлении рабочего АА по предлагаемому изобретению его пропускали через кавитационно-вихревой поток с параметрами:
1. G=224 322 с-1; Т=4 мин (табл.1), нагрев до t=32°С.
2. G=626185 с-1 и Т=15 мин (табл.1), нагрев до t=70°С.
Пример 1. Для подтверждения эффекта диспергирования частиц рабочего раствора реагента определяли их эквивалентные радиусы двумя методами: седиментационным по Н.Я.Авдееву, в котором эффект осветления оценивали фотоэлектроколориметрическим способом, и турбидиметрическим (Фролов Ю.Г., Гродский А.С. Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии. - М.: Химия, 1986 г., с.113-116).
Сравнительные результаты экспериментов приведены в табл.1.
Пример 2. Эффект увеличения времени "старения" рабочего раствора АА оценивали по его оптической плотности при длине волны 540 нм (зеленый, №6 светофильтр).
Результаты по исследованию динамики "старения" приготовленного рабочего раствора АА при различных способах его осуществления приведены в табл.2.
Увеличение коагуляционной активности приготовляемого различными способами рабочего раствора АА оценивали путем поведения технологического моделирования процесса осветления воды р.Дон. Приготовленный заданным способом рабочий раствор АА вводился в цилиндр установки пробного коагулирования типа "Джар-Тест", в котором моделировались гидродинамические условия, характерные для обработки речной воды на очистных сооружениях в пос.Александровка (г.Ростов-на-Дону) при введении реагентов на площадке очистных сооружений: смешение (смеситель) Gсм=80 с-1, время 3 мин; движение по трубопроводам от смесителей к камерам хлопьеобразования Gтруб=120 с-1, время 1,5 мин; гидравлическое перемешивание в камере хлопьеобразования Gкхо=15 с-1, время 6 мин. Доза вводимого раствора АА принималась равной производственной, характерной для данного качества исходной воды.
Пример 3. При приготовлении рабочего раствора АА осуществляли его циркуляцию через кавитационно-вихревой поток со следующими параметрами: G=224322 с-1 и Т=4 мин. При исходной мутности воды 16,5 мг/дм3 мутность обработанной воды приготовленным таким образом рабочим раствором АА после 30 мин отстаивания составила 6,8. При обработке этой же воды рабочим раствором АА, приготовленным по прототипу, мутность отстоянной в течение 30 мин воды составила 9,9 мг/дм3.
Пример 4. При приготовлении рабочего раствора АА осуществляли его циркуляцию через кавитационно-вихревой поток со следующими параметрами: G=224322 с-1 и Т=15 мин. При исходной мутности воды 16,5 мг/дм3 мутность обработанной воды приготовленным таким образом рабочим раствором АА после 30 мин отстаивания составила 5,7. При обработке этой же воды рабочим раствором АА, приготовленным по прототипу, мутность отстоянной в течение 30 мин воды составила 9,9 мг/дм3.
Пример 5. При приготовлении рабочего раствора АА осуществляли его циркуляцию через кавитационно-вихревой поток со следующими параметрами: G=626185 с-1 и Т=4 мин. При исходной мутности воды 16,5 мг/дм3 мутность обработанной воды приготовленным таким образом рабочим раствором АА после 30 мин отстаивания составила 4,6. При обработке этой же воды рабочим раствором АА, приготовленным по прототипу, мутность отстоянной в течение 30 мин воды составила 9,9 мг/дм3.
Пример 6. При приготовлении рабочего раствора АА осуществляли его циркуляцию через кавитационно-вихревой поток со следующими параметрами: G=626185 с-1 и Т=15 мин. При исходной мутности воды 16,5 мг/дм3 мутность обработанной воды приготовленным таким образом рабочим раствором АА после 30 мин отстаивания составила 3,5. При обработке этой же воды рабочим раствором АА, приготовленным по прототипу, мутность отстоянной в течение 30 мин воды составила 9,9 мг/дм3.
Преимущества предлагаемого способа приготовления рабочего раствора коагулянта заключаются в следующем.
Происходящий параллельно процессу диспергирования частиц коагулянта приготовляемого рабочего раствора коагулянта его нагрев ускоряет растворение товарного продукта и не требует дополнительных источников подогрева воды.
Уменьшение размеров частиц такой суспензии, с одной стороны, повышает ее агрегативную устойчивость и тем самым замедляет ее "старение" (в смысле коагуляционной активности). С другой стороны, последующий гидролиз АА в этом случае идет быстрее, а образующиеся при этом в коллоидной системе продукты гидролиза обладают большей адсорбционной способностью (за счет их размеров), а именно процессы адсорбции различных коллоидных и высокомолекулярных примесей, дополняющие электрохимические взаимодействия, и определяют высокую эффективность применения ПОХА.
Способ не требует дорогостоящего оборудования, является по суммарным затратам экономичным, эффективным и экологически безопасным. Использование данного способа в промышленности не связано со значительными капиталовложениями.
| Таблица 1 Сравнительные данные по значениям эквивалентного радиуса доминирующего в системе по методу Н.Я.Авдеева и турбидиметрическим методом |
|||||||||||||
| Способ приготовления рабочего раствора АА | Параметры способа | Метод П.Я. Авдеева | Турбидиметрический метод | ||||||||||
| G, c-1 | Т, мин | t, °C | |||||||||||
| по прототипу | 700 | 15 | 20,6 | 1,191 | 1,027 | ||||||||
| по изобретению | 224322 | 4 | 32,0 | 0,885 | 0,546 | ||||||||
| 626185 | 15 | 70,0 | 0,580 | 0,225 | |||||||||
| Примечание. G - среднеквадратичный градиент скорости перемешивания; Т - время циркуляции; t - температура нагрева. | |||||||||||||
| Таблица 2 Динамика изменения оптической плотности рабочего раствора "АКВА-АУРАТтм30" во времени ("старение") |
|||||||||||||
| Способ приготовления рабочего раствора АА | Параметры способа | Оптическая плотность через (в часах) | |||||||||||
| G, c-1 | Т, мин | t, °C | 0 | 0,5 | 24 | 48 | 120 | ||||||
| по прототипу | 700 | 15 | 20,6 | 1,10 | 0,760 | 0,42 | 0,36 | 0,18 | |||||
| по изобретению | 224322 | 4 | 32,0 | 1,60 | 1,550 | 1,40 | 1,35 | 1,17 | |||||
| 15 | 70,0 | 3,00 | 2,800 | 2,60 | 2,40 | 2,00 | |||||||
Claims (1)
- Способ приготовления рабочего раствора коагулянта, включающий его перемешивание и циркуляцию, отличающийся тем, что перемешивание ведут одновременно с диспергированием частиц коагулянта, вплоть до наноразмеров, а циркуляцию осуществляют через кавитационно-вихревой поток при одновременном повышении температуры, причем большее значение времени циркуляции соответствует большей температуре нагрева, при этом среднеквадратичный градиент скорости перемешивания суспензии (G) составляет от 220000 с-1, а время циркуляции от 4-15 мин.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006139473/15A RU2341325C2 (ru) | 2006-11-07 | 2006-11-07 | Способ приготовления рабочего раствора коагулянта |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006139473/15A RU2341325C2 (ru) | 2006-11-07 | 2006-11-07 | Способ приготовления рабочего раствора коагулянта |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006139473A RU2006139473A (ru) | 2008-05-20 |
| RU2341325C2 true RU2341325C2 (ru) | 2008-12-20 |
Family
ID=39798415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006139473/15A RU2341325C2 (ru) | 2006-11-07 | 2006-11-07 | Способ приготовления рабочего раствора коагулянта |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2341325C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU170307U1 (ru) * | 2016-12-05 | 2017-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Химпродукт" | Устройство для приготовления раствора коагулянта путем циркуляции раствора с помощью насоса |
| RU173119U1 (ru) * | 2017-02-09 | 2017-08-14 | ООО "Химпродукт" | Установка для приготовления раствора коагулянта |
-
2006
- 2006-11-07 RU RU2006139473/15A patent/RU2341325C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ТУРЯНСКИЙ И.П. et al. Реконструкция и интенсификация инженерных сетей и сооружений водопровода. - Ростов-на-Дону, 2002, с.48. * |
| ФРОГ Б.Н. Водоподготовка. - М., 2001, c.111-114. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU170307U1 (ru) * | 2016-12-05 | 2017-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Химпродукт" | Устройство для приготовления раствора коагулянта путем циркуляции раствора с помощью насоса |
| RU173119U1 (ru) * | 2017-02-09 | 2017-08-14 | ООО "Химпродукт" | Установка для приготовления раствора коагулянта |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006139473A (ru) | 2008-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Maximova et al. | Environmental implications of aggregation phenomena: current understanding | |
| Liu et al. | Effect of micro-bubbles on coagulation flotation process of dyeing wastewater | |
| CN104710038B (zh) | 一种利用纤维素基絮凝剂混凝脱色印染废水的方法 | |
| Du et al. | Control of submerged hollow fiber membrane fouling caused by fine particles in photocatalytic membrane reactors using bubbly flow: Shear stress and particle forces analysis | |
| EP2723690A1 (en) | Method for pretreatment of wastewater and recreational water with nanocomposites | |
| US20150060367A1 (en) | Coagulation processing method, coagulation processing unit, and water processing apparatus | |
| CN105293770B (zh) | 一种含有活性染料的印染废水的深度处理工艺 | |
| CN1108280A (zh) | 二氧化钛浆液 | |
| CN107021587A (zh) | 一种利用撬装式光催化反应处理系统处理废水的工艺 | |
| Rulyov | Application of ultra-flocculation and turbulent micro-flotation to the removal of fine contaminants from water | |
| RU2341325C2 (ru) | Способ приготовления рабочего раствора коагулянта | |
| Li et al. | Enhanced permeate flux by air micro-nano bubbles via reducing apparent viscosity during ultrafiltration process | |
| Sun et al. | Mitigation of reverse osmosis membrane fouling by coagulation pretreatment to remove silica and transparent exopolymer particles | |
| Li et al. | Parallel filtration for solid-liquid separation: A case study of highly-efficient algal removal under parallel configuration driven by magnetic force | |
| CN102583838B (zh) | 一种水体中微颗粒物的高效去除方法 | |
| Deng et al. | Magnesium hydroxide slurry coagulation-adsorption performance for reactive orange removal assisted with PAM | |
| Xing et al. | Fouling and cleaning of microfiltration membrane in municipal wastewater reclamation | |
| Šulc et al. | The effect of process conditions on the flocculation process occurring in an agitated vessel | |
| Wang et al. | Numerical and experimental investigation on integrated flocculation-membrane filtration process for the reactor configuration design and operational parameter optimization | |
| Autin et al. | Investigating the significance of coagulation kinetics on maintaining membrane permeability in an MBR following reactive coagulant dosing | |
| CN1272090C (zh) | 气泡循环流动型中空纤维膜分离装置 | |
| Balaska et al. | Experimental study and modeling using Super Pro Designer of the elimination of a dispersed azo dye by coagulation-microfiltration | |
| Liang et al. | A multi-stage enhanced flocculation reactor for the treatment of simulated shale gas hydraulic fracturing flowback fluid: Effect of aspect ratios for the intense mixing section | |
| JPS62294489A (ja) | 懸濁水の処理方法及び凝集剤処理装置 | |
| Mukhtarovna | The Application Of Coagulants And Adsorbents For Textile Production Waste Water Purification |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081108 |