способ очистки воды

Формула изобретения

Способ очистки воды путем полного ее замораживания, последующего оттаивания, отстаивания и дальнейшего повторения указанных приемов, отличающийся тем, что повторение приемов замораживания, оттаивания и отстаивания проводят через 2-3 ч после удаления осадка, газов и легколетучих веществ из талой воды, причем удаление газов и легколетучих веществ осуществляют вакуумированием талой воды при остаточном давлении (0,1-0,6)·10⁵ Па.

Описание изобретения к патенту

Техническое решение относится к области способов очистки воды путем замораживания и оттаивания и может найти применение в пищевой, парфюмерной, фармацевтической, химической, энергетической и других отраслях промышленности.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ улучшения качества питьевой воды замораживанием и оттаиванием [Патент РФ №2186033, С 02 F 1/22, С 02 F 5/00, 2002 г.] путем замораживания воды в сосуде с отношением высоты к линейному размеру поперечного сечения 2, растапливания льда в том же сосуде при температуре до 30°С и сифонирования верхнего очищенного слоя жидкости объемом 75% от общего объема замороженной воды, при этом оттаивание ведут при неподвижном вертикальном положении сосуда, а удаление очищенной воды проводят не позднее чем через сутки по окончании оттаивания.

К недостаткам данного способа можно отнести следующие: длительность процесса очистки воды, трудность промышленной реализации способа из-за сложности и периодичности процесса и малого объема очищаемой воды, высокое содержание солей жесткости в воде, невозможность удаления газов и легколетучих веществ из воды.

Предлагаемое техническое решение позволяет уменьшить содержание солей кальция, газов и легколетучих веществ в воде.

Это достигается тем, что в предлагаемом способе очистки воды, включающем полное ее замораживание, последующее оттаивание, отстаивание и дальнейшее повторение указанных приемов, повторение приемов замораживания, оттаивания и отстаивания проводят через 2-3 часа после удаления осадка, газов и легколетучих веществ из талой воды, причем удаление газов и легколетучих веществ осуществляют вакуумированием талой воды при остаточном давлении (0,1-0,6)·10 ⁵ Па.

Использование вакуумирования способствует удалению легколетучих веществ, газов и воздуха из талой воды и получению в дальнейшем при замораживании мелкокристаллического строения льда, что улучшает условия теплообмена его с окружающей средой при замораживании и оттаивании и обеспечивает более полное удаление солей жесткости.

Временной интервал в (2-3) часа после отстаивания необходим для того, чтобы удалить осадок и провести вакуумирование талой воды с целью удаления газов и легколетучих веществ. Увеличение времени выдержки более 3-х часов нерационально, так как приводит к снижению производительности процесса очистки воды. Уменьшение времени выдержки менее 2-х часов снижает качество очистки воды, не обеспечивает более полного удаления газов и легколетучих веществ, уменьшает скорость снижения содержания солей жесткости в очищенной воде вследствие появления участков крупнокристаллического строения льда при замораживании воды.

Диапазон остаточного давления при вакуумировании воды от 0,1·10 ⁵ Па до 0,6·10⁵ Па определяет оптимальные условия проведения процесса очистки. Повышение давления свыше 0,6·10⁵ не позволяет обеспечить удаление газов и легколетучих веществ из очищаемой воды. Снижение давления менее 0,1·10⁵ Па экономически не выгодно, так как требует использования дорогостоящей аппаратуры, а степень очистки воды при этом меняется незначительно.

Способ осуществляется следующим образом.

Пример. Исходную воду помещают в сосуд, полностью замораживают при температуре ниже точки замерзания воды, например при -8°С, выдерживают при данной температуре не менее 1 часа, затем растапливают лед при температуре 30°С, отстаивают талую воду в течение 30 часов, сифонируют и фильтруют воду через хлопчатобумажную ткань для удаления осадка и далее в течение двух часов проводят вакуумирование воды при остаточном давлении 0,3·10⁵ Па. Далее указанные приемы обработки воды повторяются для дальнейшего уменьшения содержания солей жесткости, растворенных газов и легколетучих веществ.

В известном способе улучшения качества питьевой воды вакуумирование талой воды не проводится, что не позволяет удалить из воды растворенные газы, например хлор, озон, сероводород, радон и другие, а также легколетучие жидкости, такие как этанол, бензин и т.д., что снижает качество воды. Исходной средой для получения очищенной воды в известном способе является также питьевая вода. Значения параметров и сравнительная характеристика способов представлены в таблице.

Характеристика способа очистки воды
Параметры процесса	Известный способ	Предлагаемый способ
Температура замораживания, °С	-7	-7
Температура оттаивания, °С	30	50
Остаточное давление, МПа	0,1	0,01
Содержание солей жесткости в исходной воде, мг/л	106	106
Число циклов замораживания воды	4	4
Содержание солей кальция в очищенной воде, мг/л	47	19
Эффективность очистки, %	55	82
Степень удаления газов и легколетучих жидкостей из воды, %	5-10	80-90

Использование предлагаемого способа очистки воды обеспечивает по сравнению с существующими способами повышение качества очистки воды, удаление газов и легколетучих веществ из талой воды, получение очищенной воды с содержанием солей кальция менее 20 мг/л, уменьшение времени перехода воды из одного агрегатного состояния в другое. Способ использован при отработке технологии очистки питьевой воды и технологических вод химических предприятий.