RU2090517C1

RU2090517C1 - Method of cleaning natural water

Info

Publication number: RU2090517C1
Application number: RU94022973A
Authority: RU
Inventors: В.М. Бахир; Ю.Г. Задорожний; Н.В. Джейранишвили; В.Г. Габленко; Т.Б. Барабаш
Original assignee: Научно-производственное объединение "Перспектива"
Priority date: 1994-06-29
Filing date: 1994-06-29
Publication date: 1997-09-20

Abstract

FIELD: water treatment. SUBSTANCE: invention relates to treating natural water for household-drinking purposes and can be used in water-supply systems of towns, inhabited localities, and various industrial enterprises. Method includes oxidative-disinfecting treatment, coagulation, clarification, and filtration. Oxidative-disinfecting treatment is carried out using anolyte produced in anode chamber of vertical electrolyzer with coaxial cylindrical insoluble electrodes and ceramic diaphragm when treating sodium chloride aqueous solution in concentration 1-3 g/l to achieve pH 5-7 and redox potential from +10 to +800 mV against Ag/AgCl reference electrode, volume of introduced solution constituting 0.01- 1.0% of volume of water being treated. Coagulation process may be performed using flocculants. If necessary (when treating strongly polluted water), after filtration, treated solution with the same characteristics and in the same amount is added. Initial sodium chloride solution is prepared using cleaned water, which is also introduced into cathode chamber of diaphragm electrolyzer and catholyte is used in coagulation stage. EFFECT: enhanced efficiency of process. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки природных вод для хозяйственно-питьевых целей и может быть использовано в системах водоснабжения городов, населенных пунктов и предприятий различных отраслей промышленности. The invention relates to the field of natural water treatment for domestic and drinking purposes and can be used in water supply systems of cities, towns and enterprises of various industries.

Известна схема подготовки питьевой воды, забираемой из открытых водоемов, которая предусматривает ее обесцвечивание, осветление и обеззараживание. При этом технологическая схема содержит последовательно установленные насосную станцию первого подъема, смесители, реагентный цех, камеры хлопьеобразования, отстойник, скорые фильтры, хлорарную, резервуары чистой воды. There is a known scheme for the preparation of drinking water taken from open water bodies, which provides for its bleaching, clarification and disinfection. Moreover, the technological scheme contains sequentially installed pumping station of the first lift, mixers, reagent workshop, flocculation chambers, sedimentation tank, quick filters, chlorine filter, clean water tanks.

Для устранения стойких неприятных привкусов и запахов, уничтожения планктона и др. примесей в схему очистки вводят двукратное хлорирование воды: первичное хлорирование на насосной станции первого подъема и вторичное за отстойником или фильтрами. Способ обеспечивает хорошее обеззараживание воды, снижает содержание аммиака и органических веществ за счет окисления хлором. To eliminate persistent unpleasant tastes and odors, to destroy plankton and other impurities, double water chlorination is introduced into the treatment scheme: primary chlorination at the pumping station of the first rise and secondary chlorination behind the sump or filters. The method provides a good disinfection of water, reduces the content of ammonia and organic substances due to the oxidation of chlorine.

Недостатком способа является использование реагентов, что усложняет технологическую схему, требует строгого соблюдения правил безопасности при работе с токсичным хлором. The disadvantage of this method is the use of reagents, which complicates the technological scheme, requires strict adherence to safety rules when working with toxic chlorine.

Известно, что указанные недостатки можно решить, используя для обеззараживания растворы, содержащие активный хлор и полученные непосредственно на месте путем электролиза раствора хлорида с получением дезинфицирующего гипохлоритного раствора. It is known that these disadvantages can be solved by using solutions containing active chlorine for disinfection and obtained directly on the spot by electrolysis of a chloride solution to obtain a disinfectant hypochlorite solution.

Однако использование хлора и гипохлоритных растворов приводит к образованию в воде тригалогенметанов в результате окисления активным хлором гуминовых и фульвокислот, обладающих канцерогенными свойствами. Кроме того, для достижения требуемой степени очистки применяют избыток хлорсодержащих реагентов, что приводит к ухудшению потребительских свойств полученной питьевой воды и требует дополнительных операций по ее дехлорированию. However, the use of chlorine and hypochlorite solutions leads to the formation of trihalomethanes in water as a result of oxidation by active chlorine of humic and fulvic acids with carcinogenic properties. In addition, to achieve the required degree of purification, an excess of chlorine-containing reagents is used, which leads to a deterioration in the consumer properties of the obtained drinking water and requires additional operations for its dechlorination.

Известно использование различных окислителей для очистки воды, таких например, как хлорамин, 1,3-дихлор-5,5-диметилгидантоин, с целью повышения степени обеззараживания и стабилизации остаточного хлора в воде. Однако перечисленным способом свойственны все недостатки реагентных методов очистки, а кроме того, использование специфических реагентов приводит к повышению стоимости процесса очистки. It is known to use various oxidizing agents for water purification, such as, for example, chloramine, 1,3-dichloro-5,5-dimethylhydantoin, in order to increase the degree of disinfection and stabilize the residual chlorine in water. However, the above method is characterized by all the disadvantages of reagent cleaning methods, and in addition, the use of specific reagents leads to an increase in the cost of the cleaning process.

Из нехлорсодержащих реагентов широко используется озон, как окислительно обеззараживающий агент. При этом в процессе очистки не образуются хлорорганические вещества, однако не обеспечивается нужный пролонгированный бактерицидный эффект. Of non-chlorine-containing reagents, ozone is widely used as an oxidizing disinfecting agent. At the same time, organochlorine substances are not formed during the cleaning process, however, the desired prolonged bactericidal effect is not provided.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является способ, включающий окислительно-обеззараживающую обработку, коагуляцию, осветление, фильтрование и обеззараживание. Окислительно-обеззараживающую обработку ведут естественным биоценозом, микрофильтрацией со скоростью движения 0,2-0,6 м/сек и озонированием. The closest in technical essence and the achieved result is a method that includes oxidation-disinfection treatment, coagulation, clarification, filtering and disinfection. Oxidative-disinfecting treatment is carried out by natural biocenosis, microfiltration with a speed of 0.2-0.6 m / s and ozonation.

Известный способ позволяет достичь высокой степени очистки и выбран в качестве прототипа. The known method allows to achieve a high degree of purification and is selected as a prototype.

Недостатком способа является его сложность, многоступенчатость, а также то, что обработанная вода требует проведения финишной стадии обеззараживания, т. е. обработки хлором, что ухудшает характеристики обработанной воды. Кроме того, известный способ требует большого расхода коагулянта. The disadvantage of this method is its complexity, multi-stage, as well as the fact that the treated water requires the final stage of disinfection, i.e., treatment with chlorine, which affects the characteristics of the treated water. In addition, the known method requires a large consumption of coagulant.

Целью изобретения является упрощение способа, снижение расхода коагулянта и повышение качества обработанной воды. The aim of the invention is to simplify the method, reducing the consumption of coagulant and improving the quality of the treated water.

Поставленная цель достигается тем, что в способе очистки природных вод, включающем окислительно-обеззараживающую обработку, коагуляцию, осветление и фильтрование, окислительно-обеззараживающую обработку ведут с использованием раствора хлорида натрия с концентрацией 1-3 г/л, предварительно обработанного в анодной камере вертикального электролизера с коаксиальными цилиндрическими нерастворимыми электродами и керамической диафрагмой до достижения pH 5-7 и значения окислительно-восстановительного потенциала плюс 600-800 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения, причем объем вводимого раствора составляет от 1/1000 до 1/100 объема очищаемой воды (0,01-1,0% об). This goal is achieved by the fact that in the method of purification of natural waters, including oxidation-disinfection treatment, coagulation, clarification and filtering, oxidation-disinfection treatment is carried out using a solution of sodium chloride with a concentration of 1-3 g / l, pre-treated in the anode chamber of a vertical electrolyzer with coaxial cylindrical insoluble electrodes and ceramic diaphragm until a pH of 5-7 is reached and the value of the redox potential is plus 600-800 mV relative to chl rserebryanogo reference electrode, and the volume of the solution administered is from 1/1000 to 1/100 of the volume of treated water (about 0.01-1.0%).

При необходимости (при очистке сильно загрязненных или сточных вод) после фильтрования дополнительно вводят обработанный раствор с теми же характеристиками и в том же количестве. If necessary (when treating heavily polluted or waste water), after filtration, a treated solution with the same characteristics and in the same amount is additionally introduced.

Исходный раствор хлорида натрия готовят на очищенной воде, подают его в катодную и анодную камеры диафрагменного электролизера, а католит используют на стадии коагуляции для корректировки pH. The initial solution of sodium chloride is prepared on purified water, it is fed into the cathode and anode chambers of the diaphragm electrolyzer, and the catholyte is used at the coagulation stage to adjust the pH.

При электрохимической обработке маломинерализованных (до 5 г/л) растворов в электродных камерах диафрагменного электролизера наблюдается образование диоксида хлора и неустойчивых суперактивных соединений, которые обеспечивают высокую эффективность таких растворов при, казалось бы, невысоком содержании регистрируемых активных компонентов, например, активного хлора. Так, растворы с минерализацией до 5 г/л, обработанные при расходах электричества от 300 до 1500 Кл/л и плотности тока от 30 до 1000 А/м (2) и более, применяются в качестве моющих и стерилизующих растворов в медицине, хотя содержание активного хлора в них весьма низкое 250-350 мг/л. During the electrochemical treatment of low-mineralized (up to 5 g / L) solutions in the electrode chambers of the diaphragm electrolyzer, the formation of chlorine dioxide and unstable superactive compounds are observed, which provide high efficiency of such solutions with a seemingly low content of detected active components, for example, active chlorine. So, solutions with a salinity of up to 5 g / l, processed at an electricity consumption of 300 to 1500 C / l and a current density of 30 to 1000 A / m (2) or more, are used as detergents and sterilizing solutions in medicine, although the content active chlorine in them is very low 250-350 mg / l.

Авторами обнаружено, что введение обработанного в анодной камере маломинерализованного раствора хлорида натрия в обрабатываемую воду в процессе водоподготовки позволяет достичь требуемой степени обеззараживания при значительно меньших количествах активного хлора в растворах, а кроме того, введение таких растворов изменяет условия хлопьеобразования в очищаемой воде при вводе коагулянта, что позволяет снизить расход коагулянта приблизительно на 40% по сравнению с расчетным. The authors found that the introduction of a low-saline solution of sodium chloride processed in the anode chamber into the treated water during the water treatment process allows to achieve the required degree of disinfection with significantly lower amounts of active chlorine in the solutions, and in addition, the introduction of such solutions changes the flocculation conditions in the treated water when the coagulant is introduced, which reduces the consumption of coagulant by approximately 40% compared with the calculated.

Как уже отмечалось выше, известно применение растворов хлорида натрия для приготовления раствора активного хлора путем электрохимической обработки. Однако в известных решениях используют более насыщенные растворы хлорида (до 50 г/л) и процесс ведут в бездиафрагменных электролизерах, т.к. для получения гипохлорита существенным является именно обеспечение перемешивания в межэлектродном пространстве продуктов электродных реакций. Там же указано на возможность использования морской воды для станций очистки сточных вод. Процесс полностью автоматизирован, контроль за работой установки осуществляется с помощью электронной аппаратуры. Сооружения очистных сточных вод с электролизными установками весьма компактны. As noted above, it is known to use sodium chloride solutions for preparing an active chlorine solution by electrochemical treatment. However, in the known solutions, more saturated chloride solutions (up to 50 g / l) are used and the process is conducted in diaphragmless electrolyzers, because To obtain hypochlorite, it is essential to ensure mixing in the interelectrode space of the products of electrode reactions. It also indicates the possibility of using sea water for wastewater treatment plants. The process is fully automated, monitoring the operation of the installation is carried out using electronic equipment. Wastewater treatment plants with electrolysis plants are very compact.

При работе электролизеров на морской воде по санитарно-гигиеническим соображениям требуется применение растворов гипохлоритов с более высоким содержанием активного хлора (до 3-3,5 г/л). Кроме того, с целью предотвращения образования катодных отложений солей жесткости осуществляется подача электролита с повышенными скоростями. В этих случаях применяются технологические схемы с рециркуляцией раствора. Морская или подземная минерализованная вода последовательно поступает в электролизер резервуар рециркуляции и бак-накопитель гипохлорита натрия. В бак-накопитель самотеком перетекает только часть готового продукта, основное же количество раствора с помощью рециркуляционного насоса вновь подается в начало процесса. Взаимное соотношение потоков определяется в зависимости от требуемой концентрации активного хлора, а скорость движения электролита через установку выбирается по конструктивным соображениям. When using electrolyzers in sea water for sanitary and hygienic reasons, it is necessary to use hypochlorite solutions with a higher content of active chlorine (up to 3-3.5 g / l). In addition, in order to prevent the formation of cathodic deposits of hardness salts, electrolyte is supplied with increased speeds. In these cases, technological schemes with recirculation of the solution are used. Sea or underground mineralized water is sequentially fed into the electrolyzer of a recirculation tank and a storage tank of sodium hypochlorite. Only a part of the finished product flows by gravity into the storage tank, while the bulk of the solution is fed back to the beginning of the process using a recirculation pump. The mutual ratio of flows is determined depending on the required concentration of active chlorine, and the speed of movement of the electrolyte through the installation is selected for structural reasons.

На установке за один проход через электролизер в зависимости от напряжения и токовой нагрузки получают раствор гипохлорита натрия с концентрацией активного хлора 0,2-0,6 г/л. При рециркуляции концентрация активного хлора в растворе может быть доведена до 5 г/л. Рециркуляционный расход составляет 2-2,3 м³.At the installation, in one pass through the electrolyzer, depending on the voltage and current load, a solution of sodium hypochlorite with a concentration of active chlorine of 0.2-0.6 g / l is obtained. During recirculation, the concentration of active chlorine in the solution can be brought up to 5 g / l. The recirculation flow rate is 2-2.3 m ³ .

Очевидно, что применение установок для получения гипохлорита натрия из морской воды ограничено районами, расположенными в прибрежной полосе. Подземные минерализованные воды в качестве исходного электролита могут использоваться только в тех случаях, когда вблизи очистных сооружений имеются пробуренные скважины многоцелевого назначения (например, для применения в бальнеологических целях, химической промышленности и т.п.). Кроме того, получаемые при электролизе морской воды растворы более насыщены активным хлором, чем растворы, используемые по настоящему изобретению. It is obvious that the use of plants for the production of sodium hypochlorite from seawater is limited to areas located in the coastal strip. Mineralized underground water can be used as a source electrolyte only in those cases when there are multi-purpose drilled wells near the treatment plant (for example, for use in balneological purposes, the chemical industry, etc.). In addition, the solutions obtained during the electrolysis of sea water are more saturated with active chlorine than the solutions used in the present invention.

В предложенном решении обработке подвергается раствор с концентрацией хлорида 1-3 г/л, а обработка ведется в анодной камере диафрагменного электролизера с использованием нерастворимых электродов и керамической диафрагмы. При обработке менее концентрированных растворов (менее 1 г/л) не обеспечивается необходимая степень изменения свойств раствора и значительно возрастают затраты электроэнергии, при концентрациях выше 3 г/л увеличивается содержание активного хлора в форме гипохлорит-иона, что требует введения в процесс водоподготовки стадии дехлорирования и инициирует образование тригалогенметанов. In the proposed solution, the solution is subjected to a solution with a chloride concentration of 1-3 g / l, and the treatment is carried out in the anode chamber of the diaphragm electrolyzer using insoluble electrodes and a ceramic diaphragm. When processing less concentrated solutions (less than 1 g / l), the required degree of change in the properties of the solution is not provided and the energy costs significantly increase, at concentrations above 3 g / l the content of active chlorine in the form of hypochlorite ion increases, which requires the dechlorination stage to be introduced into the water treatment process and initiates the formation of trihalogenomethanes.

Обработку ведут до достижения pH 5-7 и значений окислительно-восстановительного потенциала плюс 600 плюс 800 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения. При дальнейшем уменьшении pH и увеличении окислительно-восстановительного потенциала увеличивается расход энергии и снижается дезинфицирующая способность растворов, при уменьшении значения потенциала также резко снижается дезинфицирующая способность раствора. Processing is carried out until a pH of 5-7 is reached and the values of the redox potential are plus 600 plus 800 mV relative to the silver chloride reference electrode. With a further decrease in pH and an increase in the redox potential, the energy consumption increases and the disinfecting ability of solutions decreases, while decreasing the potential value, the disinfecting ability of the solution also sharply decreases.

В практике очистки воды известно влияние предварительной обработки раствора коагулянта электрогидравлическим воздействием с расходом энергии 0,6-0,8 кДж на один грамм коагулянта, что позволяет снизить расход коагулянта на 40% Однако в известном способе требуется применение сложной аппаратуры, а также значительный расход энергии. In the practice of water purification, the influence of pre-treatment of a coagulant solution by electro-hydraulic action with an energy consumption of 0.6-0.8 kJ per gram of coagulant is known, which reduces the coagulant consumption by 40%. However, the known method requires the use of complex equipment, as well as a significant energy consumption .

Количество вводимого раствора определяется степенью загрязненности воды, требованиями к ее очистке и находятся в пределах 0,01-1,0% об. от количества обрабатываемой воды. The amount of injected solution is determined by the degree of contamination of the water, the requirements for its purification and are in the range of 0.01-1.0% vol. from the amount of water treated.

В прикладной электрохимии используются различные конструкции диафрагменных электролизеров для обработки растворов как периодического, так и непрерывного действия с различной формой электродов. Для предложенного решения целесообразно использовать вертикальные проточные электролизеры с коаксиальными цилиндрическими нерастворимыми электродами и керамической диафрагмой, что обеспечивает эффективную обработку при достаточной производительности. Кроме того, коаксиальные электроды обеспечивают обработку воды неоднородным полем, что повышает эффективность полученных растворов. Для электродов и диафрагмы предпочтительно использование следующих материалов:
Анод титан с покрытием из оксида рутения, иридия, платины;
Катод титан (полированный или с покрытием пироуглеродом);
Диафрагма ультрафильтрационная электрокаталитическая керамика на основе оксидов циркония, иттрия, алюминия;
Принципиальная схема процесса подготовки питьевой воды представлена на фиг.1.In applied electrochemistry, various designs of diaphragm electrolyzers are used to process solutions of both periodic and continuous action with different shapes of electrodes. For the proposed solution, it is advisable to use vertical flow electrolyzers with coaxial cylindrical insoluble electrodes and a ceramic diaphragm, which ensures efficient processing with sufficient productivity. In addition, coaxial electrodes provide a non-uniform field of water treatment, which increases the efficiency of the resulting solutions. For electrodes and diaphragms, it is preferable to use the following materials:
Titanium anode coated with ruthenium oxide, iridium, platinum;
Titanium cathode (polished or coated with pyrocarbon);
Diaphragm ultrafiltration electrocatalytic ceramics based on zirconium, yttrium, aluminum oxides;
Schematic diagram of the process of preparing drinking water is presented in figure 1.

Основной частью схемы является установка для получения раствора анолита. В блок модулей установки подается подсоленная вода из смесителя, в который поступает вода, прошедшая все стадии очистки, и раствор хлорида натрия из блока приготовления солевого раствора концентрацией 100 300 г/л. Смеситель обеспечивает подсаливание чистой воды в диапазоне концентраций 1,0 3,0 г/л. The main part of the scheme is the installation for obtaining anolyte solution. Salted water is supplied to the unit module from the mixer, into which water passes through all stages of purification, and a solution of sodium chloride from the block for the preparation of saline solution with a concentration of 100,300 g / l. The mixer provides salting of pure water in the concentration range of 1.0 to 3.0 g / l.

Из установки анолит направляется в резервуар, откуда дозировочным насосом подается в очищаемую воду перед смесителем основных водоочистных сооружений, до ввода коагулянта, и другим дозировочным насосом в очищенную питьевую воду перед вводом ее в резервуар чистой воды, т.е. после очистки воды в осветителях и фильтрах. В качестве дозировочных могут использоваться насосы дозаторы серии НД, либо водоструйные насосы, питаемые от напорной линии чистой воды. From the installation, the anolyte is sent to the tank, from where it is fed into the purified water in front of the mixer of the main water treatment plants, before the coagulant is introduced, and by another dosing pump into the purified drinking water before it is introduced into the clean water tank, i.e. after water purification in illuminators and filters. As dispensing pumps, dispenser pumps of the ND series, or water-jet pumps fed from a clean water pressure line can be used.

Католит с pH 12 может использоваться для предварительного подщелачивания воды (перед вводом коагулянта), для приготовления известкового молока, а также растворов коагулянтов. Catholyte with pH 12 can be used for preliminary alkalization of water (before the introduction of the coagulant), for the preparation of milk of lime, as well as solutions of coagulants.

Учитывая, что активный хлор анолита имеет биоцидную активность, значительно превышающую аналогичные параметры традиционных химических биоцидных агентов, в т. ч. растворенного в воде молекулярного хлора, дозу активного хлора в условиях применения нейтрального анолита следует установить в пределах 2,0 2,5 мг/л, однако возможно снижение этой дозы для различных регионов. Given that the active chlorine of the anolyte has a biocidal activity that significantly exceeds the similar parameters of traditional chemical biocidal agents, including molecular chlorine dissolved in water, the dose of active chlorine under the conditions of using a neutral anolyte should be set within 2.0 2.5 mg / l, however, it is possible to reduce this dose for different regions.

Если питьевая вода значительное время находится в резервуаре и водоводах (>1,5 ч), то для обеспечения более длительного действия хлора в воду, кроме того, вводят и аммиак. При введении аммиака сокращается расход хлора и в ряде случаев улучшается вкус воды. В результате реакции хлорноватистой кислоты (образовавшейся под влиянием хлорирования воды) с аммиаком получаются монохлорамины, которые, гидролизуясь, образуют сильный окислитель - гипохлоритный ион. Гидролиз хлораминов протекает довольно медленно, в связи с чем окислительное действие хлораминов в первое время ниже, чем хлора, однако длительность бактерицидного действия хлораминов значительно больше. Соотношение доз хлора и аммиака зависит от качества исходной воды. Обычно оптимальная доза аммиака, обеспечивающая образование монохлорамидов, в 5-6 раз меньше дозы хлорида
Те же соотношения активного хлора и аммиака выдерживается в случае применения анолита.If drinking water is in the tank and water conduits for a considerable time (> 1.5 h), then, in order to ensure a longer action of chlorine in the water, ammonia is also introduced. With the introduction of ammonia, the consumption of chlorine is reduced and in some cases the taste of water improves. As a result of the reaction of hypochlorous acid (formed under the influence of chlorination of water) with ammonia, monochloramines are obtained, which, when hydrolyzed, form a strong oxidizing agent - hypochlorite ion. The hydrolysis of chloramines proceeds rather slowly, in connection with which the oxidative effect of chloramines is lower at first than chlorine, however, the duration of the bactericidal action of chloramines is much longer. The ratio of doses of chlorine and ammonia depends on the quality of the source water. Usually the optimal dose of ammonia, providing the formation of monochloramides, is 5-6 times less than the dose of chloride
The same ratio of active chlorine and ammonia is maintained in the case of anolyte.

Сложность состава загрязнений воды и его изменчивость в широких пределах в различных источниках воды затрудняет теоретическое обоснование подбора коагулянтов для водоочистки, так что сегодняшняя практика коагулирования основана преимущественно на эмпирических исследованиях. Наиболее широко используются соли Al и Fe. The complexity of the composition of water pollution and its variability over a wide range in different water sources makes it difficult to theoretically justify the selection of coagulants for water treatment, so today's coagulation practice is based mainly on empirical research. The most widely used salts are Al and Fe.

Расчетным путем не представляется возможным определить, какое количество солей алюминия или железа необходимо вводить в обрабатываемую воду для обеспечения оптимального режима процесса коагуляции, если учитывать многообразие различных факторов, оказывающих в той или иной мере влияние на этот процесс. К тому же основной из этих факторов качество обрабатываемой воды не остается постоянным, особенно у поверхностных вод, для которых характерны резкие изменения состава в периоды сильных дождей или весенних паводков. Кроме того, на этот процесс оказывают влияние значения общего солесодержания, характеристика состава воды, температура и пр. By calculation it is not possible to determine how many aluminum or iron salts must be introduced into the treated water to ensure the optimal regime of the coagulation process, given the variety of various factors that have an effect on this process to one degree or another. In addition, the main of these factors does not maintain the quality of the treated water, especially in surface waters, which are characterized by sharp changes in composition during periods of heavy rains or spring floods. In addition, the values of the total salinity, characteristics of the composition of water, temperature, etc., influence this process.

Для большинства природных поверхностных вод России доза сернокислого алюминия колеблется в пределах 0,5 1,2 мг экв/л, сернокислого железа 0,1 0,5 мг-экв/л. For most natural surface waters in Russia, the dose of aluminum sulfate ranges from 0.5 to 1.2 mg equiv / L, and iron sulfate 0.1 to 0.5 mg equiv / L.

В условиях применения анолита эти дозы могут быть ориентировочно снижены до 0,25 0,8 мг-экв/л и 0,05 0,2 мг-экв/л соответственно, как следует из данных, приведенных на фиг.2. Under the conditions of application of anolyte, these doses can be approximately reduced to 0.25 0.8 mEq / L and 0.05 0.2 mEq / L, respectively, as follows from the data shown in figure 2.

Процесс образования крупных хлопьев заметно ускоряется применением высокомолекулярных веществ, называемых флокулянтами. The formation of large flakes is markedly accelerated by the use of high molecular weight substances called flocculants.

При очистке природных вод высокомолекулярные флокулянты используются обычно совместно с коагулянтами. Чаще в качестве флокулянта используют полиакриламид (ПАА). Применяется ПАА в виде разбавленного раствора 0,1 - 0,2%-ной концентрации. Дозировка флокулянта обычно находится в пределах 0,5 - 1,5 мг на 100 мг содержащихся в воде взвешенных веществ. Использование анолита в качестве агента первичного хлорирования, по данным экспериментальных исследований, позволяет уменьшить дозировку ПАА на 30 50% от традиционно принятых значений. When treating natural waters, high molecular weight flocculants are usually used in conjunction with coagulants. More often, polyacrylamide (PAA) is used as a flocculant. PAA is used in the form of a dilute solution of 0.1 - 0.2% concentration. The dosage of the flocculant is usually in the range of 0.5-1.5 mg per 100 mg of suspended solids in the water. The use of anolyte as a primary chlorination agent, according to experimental studies, can reduce the dosage of PAA by 30–50% of the traditionally accepted values.

Принято считать, что при добавлении ПАА в очищаемую воду происходит образование сложных агрегатов, например, типа "частица - макроион-многозарядный ион макроион-частица". It is considered that when PAA is added to the water to be purified, complex aggregates are formed, for example, of the type “particle - macroion-multiply charged macroion-particle ion”.

Веским доводом в пользу "мостичного" механизма флокуляции служат наблюдения, согласно которым максимальная флокуляция золя AgI добавками поливинилового спирта и золей Au и AgI добавками полиэтиленоксидов наступает, если каллоидный раствор с покрытыми полимером частицами равен по объему исходному золю. Иначе говоря, устойчивость минимальна при равном числе полимерсодержащих и "голых" частиц. A weighty argument in favor of the “bridge” flocculation mechanism is the observation that the maximum flocculation of an AgI sol with polyvinyl alcohol additives and Au and AgI sols with polyethylene oxide additives occurs if the calloid solution with polymer-coated particles is equal in volume to the initial sol. In other words, stability is minimal for an equal number of polymer-containing and "bare" particles.

При использовании нейтрального анолита возможен другой механизм нарушения устойчивости снижение потенциала частиц (аналогично нейтрализационной коагуляции многозарядными противоионами). When using a neutral anolyte, another mechanism of stability violation is possible, a decrease in the particle potential (similar to neutralization coagulation by multiply charged counterions).

Изобретение иллюстрируется следующими примерами, которые не исчерпывают всех возможных вариантов осуществления изобретения. В примерах в качестве электрохимической ячейки использовалась ячейка по заявке PCT WO 93/20014. The invention is illustrated by the following examples, which do not exhaust all possible embodiments of the invention. In the examples, the cell according to PCT WO 93/20014 was used as an electrochemical cell.

Пример 1. Example 1

На очищенной воде готовили раствор хлорида с концентрацией 2 г/л и подавали его с объемным расходом 25 л/ч в анодную камеру диафрагменной электрохимической ячейки с диафрагмой на основе оксидов алюминия, иттрия, циркония. Материал анода титан, покрытый оксидом рутения, катод - полированный титан. В катодную камеру подавали очищенную воду. Соотношение объемов, подаваемых в анодную и катодную камеры, составляло 50:1. A solution of chloride with a concentration of 2 g / l was prepared on purified water and fed with a volumetric flow rate of 25 l / h into the anode chamber of a diaphragm electrochemical cell with a diaphragm based on aluminum, yttrium, zirconium oxides. The anode material is titanium coated with ruthenium oxide, the cathode is polished titanium. Purified water was supplied to the cathode chamber. The ratio of volumes supplied to the anode and cathode chambers was 50: 1.

Полученный анолит, имеющий pH 6,1 и окислительно-восстановительный потенциал + 730 мВ смешивают с речной водой, содержащей взвешенные вещества, растворенные загрязнения, органические загрязнения, фито и зоопланктон загрязненности исходной воды:
цветность, град. 60
мутность, мг/л 130
общий органический углерод, мг/л 9,84
железо, общее, мг/л 0,61
аммиак, мг/л 1,54
СПАВ, мг/л 0,18
микробное число шт/мл 1160000
Количество вводимого анолита составляло 1,0 об. от количества обрабатываемой воды.The obtained anolyte having a pH of 6.1 and a redox potential of + 730 mV is mixed with river water containing suspended solids, dissolved contaminants, organic contaminants, phyto and zooplankton contamination of the source water:
color, hail. 60
turbidity, mg / l 130
total organic carbon, mg / l 9.84
iron, total, mg / l 0.61
ammonia, mg / l 1.54
SAS, mg / l 0.18
microbial number pcs / ml 1160000
The amount of anolyte introduced was 1.0 vol. from the amount of water treated.

Далее воду обрабатывают глиноземом дозой 2 3 мг и после перемешивания отстаивают в течение 60 мин. Next, the water is treated with alumina with a dose of 2 3 mg and after stirring it is left to stand for 60 minutes.

Отстоянную воду фильтруют через кварцевый песок со скоростью 5 6 м/час. На выходе из установки вода имеет следующие показатели:
цветность, гр. 4
мутность, мг/л 0,8
общий органический углерод, мг/л 0,35
железо, общее, мг/л 0,09
аммиак, мг/л отсутствует
СПАВ следы
микробное число, шт/л 3
Пример 2.The settled water is filtered through quartz sand at a speed of 5 6 m / h. At the outlet of the installation, water has the following indicators:
color, gr 4
turbidity, mg / l 0.8
total organic carbon, mg / l 0.35
iron, total, mg / l 0.09
ammonia, mg / l absent
SPAV traces
microbial number, pcs / l 3
Example 2

Обработку ведут в условиях, аналогичных примеру 1, но количество вводимого анолита составляет 0,5% об. от количества обрабатываемой воды. Processing is carried out under conditions similar to example 1, but the amount of anolyte introduced is 0.5% vol. from the amount of water treated.

После фильтрации через кварцевый песок проводят анализ полученной воды. Обработанная вода имеет показатели выше допустимых по ГОСТу по микробному числу. After filtration through quartz sand, the resulting water is analyzed. Treated water has indicators higher than permissible in accordance with GOST according to the microbial number.

В воду вводят дополнительную порцию анолита в количестве 0,1% об. от общего количества и после 30 мин контакта повторяют анализ. Обработанная вода соответствует требованиям ГОСТа на питьевую воду. An additional portion of anolyte is introduced into water in an amount of 0.1% vol. from the total amount and after 30 minutes of contact, the analysis is repeated. Treated water meets the requirements of GOST for drinking water.

Использование данные способа позволяет с минимальными затратами получить воду питьевого качества, а также позволит на 30 50% сократить расход коагулянта (сернокислого алюминия) и на 20 35% расход флокулянта (ПАА). Using the data of the method allows to obtain potable water with minimal costs, and also allows to reduce the consumption of coagulant (aluminum sulfate) by 30 to 50% and flocculant consumption (PAA) by 20 35%.

Применение анолита в качестве окислительно-обеззараживающего агента позволит исключить образование токсичных тригалометанов, возникающих при одновременном улучшении органолептических показателей. The use of anolyte as an oxidizing-disinfecting agent will eliminate the formation of toxic trihalomethanes that occur while improving organoleptic characteristics.

Кроме того, данный способ позволит отказаться от применения и, соответственно, от хранения значительных запасов жидкого хлора на территории водоочистительной станции, что повысит уровень безопасности для людей и природы. In addition, this method will allow you to abandon the application and, accordingly, from storing significant reserves of liquid chlorine in the territory of a water treatment plant, which will increase the level of safety for people and nature.

Claims

1. The method of purification of natural waters, including the oxidation-disinfection treatment, coagulation, clarification and filtering, characterized in that the oxidation-disinfection treatment is carried out using anolyte obtained by electrolysis of a solution of sodium chloride with a concentration of 1-3 g / l in the anode chamber of a vertical electrolyzer with coaxial cylindrical insoluble electrodes and a ceramic diaphragm, the anolyte having a pH of 5 7 and a redox potential of 600,800 mV relative to chlorine erebryanogo reference electrode and the anolyte volume injected is 0.01 to 1.0% by volume of water to be purified.

2. The method according to claim 1, characterized in that after filtering the water is additionally treated with anolyte.

3. The method according to PP. 1 and 2, characterized in that during the coagulation process, flocculants are additionally introduced into the water.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the sodium chloride solution is prepared on purified water, the prepared sodium chloride solution is also fed into the cathode chamber of the diaphragm electrolyzer during electrolysis and the catholyte is used in the coagulation stage.