Способ обеззараживания оборотной воды плавательного бассейна

 

Изобретение относится к многостадийным методам обработки воды с применением окислителей, ультрафиолетового (УФ) облучения и введения химических реагентов и может быть использовано для очистки и обеззараживания оборотной воды плавательных бассейнов. Способ обеззараживания оборотной воды осуществляют в три стадии, при этом на первой стадии обработки используют пероксид водорода, на второй стадии воду со скоростью 0,2-0,8 м³/ч пропускают через реактор, содержащий импульсные ксеноновые лампы сплошного спектра, преимущественно вырабатывающие УФ излучение длиной волны 200-400 нм, при частоте 1-1,3 Гц, удельных энергозатратах 2-5 кДж/м³ и плотности потока 2-7 кВт/м², а затем на третьей стадии вводят раствор, содержащий диамминаргенат-ионы [Ag(NН₃)₂]⁺, полученные при электролизе воды в электролизере с периодической сменой полярности электродов, содержащих не менее 99 мас.% серебра, и последующем введении газообразного аммиака или аммиачной воды до достижения массового соотношения Ag⁺:NН₃, равного 2,8-3,0. Указанный раствор дозируют в воду в количестве, соответствующем концентрации в ней серебра 0,005-0,01 мг/л, и соблюдают соотношение концентрации пероксида водорода, вводимого на первой стадии, и концентрации серебра, добавляемого на третьей стадии, в пределах 200-400:1 соответственно. Технический результат - расширение арсенала эффективных средств комплексной обработки оборотной воды и создание надежного в эксплуатации способа обеззараживания оборотной воды плавательных бассейнов, предпочтительно малой емкости, обеспечивающего возможность его использования в условиях повышенного содержания патогенных бактерий, вирусов и грибков. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к комбинированным методам обработки воды с применением окислителей, ультрафиолетового (УФ) облучения и химических реагентов и может быть использовано для очистки и обеззараживания оборотной воды плавательных бассейнов.

В процессе эксплуатации плавательных бассейнов в их оборотную воду попадают бактерии, вирусы, грибки, а также различные органические соединения, поэтому необходимо проводить мероприятия по их удалению.

Известен способ обеззараживания оборотной воды, в том числе плавательных бассейнов, при помощи полученных электролизом ионов меди и УФ-излучения, вырабатываемого лампой, работающей от высоковольтного (по крайней мере 300 В) источника напряжения, в том числе пульсирующего (US 4752401, 1988).

Другой известный способ санитарной обработки воды плавательных бассейнов предусматривает первоначальное введение диизодецилдиметиламмоний хлорида в сочетании с катионами меди II, а затем окислителя, в частности озона, и поддержание постоянной концентрации последнего не менее 0,1 мг/л (US 5332511, 1994).

Из патента US 3702298, 1970 известен способ обработки оборотной воды плавательных бассейнов, включающий введение перекисной соли, например пероксидисульфата натрия, и последующее добавление солей тяжелых металлов, таких как Аg, Сu и Ni в количестве приблизительно 2 мг/л. Однако эти методы эффективны в отношении не всех встречающихся в воде плавательных бассейнов микроорганизмов и вирусов.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является известный из книги М. А.Шевченко и др. Окислители в технологии водообработки. Киев: Наукова думка, 1979, с. 50-51 способ обеззараживания воды путем одновременного введения 3-100 мг/л пероксида водорода и 0,05 мг/л соли серебра. Недостаток этого метода заключается в использовании для удаления вирусов и спор достаточно больших концентраций реагентов, особенно пероксида водорода, что не всегда допустимо, поскольку может привести к тому, что остаточная концентрация пероксида водорода после завершения процесса будет превышать ПДК этого соединения в воде (0,1 мг/л).

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, являлось расширение арсенала эффективных средств обеззараживания оборотной воды и создание надежного в эксплуатации, экологически чистого способа обработки оборотной воды плавательных бассейнов, предпочтительно малой емкости, обеспечивающего возможность его использования в условиях повышенного содержания патогенных бактерий, вирусов и грибков.

Поставленная задача решается тем, что способ обработки оборотной воды плавательных бассейнов, включающий введение пероксида водорода и соединения серебра, отличается тем, что способ осуществляют в три стадии, при этом на первой стадии обработки используют пероксид водорода, на второй стадии воду со скоростью 0,2-0,8 м³/ч пропускают через реактор, содержащий импульсные ксеноновые лампы сплошного спектра, преимущественно вырабатывающие УФ излучение длиной волны 200-400 нм, при частоте 1-1,3 Гц, удельных энергозатратах 2-5 кДж/м³ и плотности потока 2-7 кВт/м², а затем на третьей стадии вводят раствор, содержащий диамминаргенат-ионы [Аg(NН₃)₂]⁺, полученные при электролизе воды в электролизере с периодической сменой полярности электродов, содержащих не менее 99 мас.%, серебра, и последующем введении газообразного аммиака или аммиачной воды до достижения массового соотношения Аg⁺:NН₃, равного 2,8-3,0, при этом указанный раствор дозируют в воду в количестве, соответствующем концентрации в ней серебра 0,005-0,01 мг/л, и соблюдают соотношение концентрации пероксида водорода, вводимого на первой стадии, и концентрации серебра, добавляемого на третьей стадии, в пределах 200-400:1, соответственно.

Предпочтительно, при работе электролизера полярность электродов меняют через 5-10 мин, а электролиз ведут при температуре воды 20-30^oС и рН 6,5-8,5.

Именно совокупность существенных признаков изобретения, отраженных в независимом пункте формулы, обеспечивает получение указанного выше технического результата, а признаки зависимых пунктов усиливают этот результат.

Сочетание окисления воды пероксидом водорода, ее УФ обработки и введения комплексных ионов серебра обеспечивает эффективную очистку и практически полное обеззараживание воды.

Совместная обработка воды пероксидом водорода и ультрафиолетом на несколько порядков (по сравнению с использованием только пероксида или только ультрафиолета) увеличивает скорость реакции окисления и разложения органических примесей, бактерий, вирусов и грибков. Эффект еще заметнее в присутствии ионов серебра. Ионы серебра не только сами обладают бактерицидными свойствами, но и являются катализаторами процесса окисления примесей пероксидом водорода. Кроме того, они способствуют удалению избытка пероксида водорода после окончания процесса обеззараживания воды.

Аммиачный комплекс серебра обладает высокой бактерицидной активностью при концентрации ионов Аg⁺ даже ниже, чем их ПДК в воде. Преимуществом является то, что он может быть получен непосредственно в обеззараживаемой воде. Кроме того, восстановление [Аg(NН₃)₂]⁺ происходит медленнее, чем Аg⁺, следовательно максимальный бактерицидный эффект проявляется в течение большего промежутка времени. При получении ионов серебра электролизом происходит дополнительная активация воды и тем самым повышается бактерицидный эффект. Применение анода из чистого серебра практически исключает поступление дополнительных вредных примесей в воду и уменьшает опасность образования осадков на электродах. Этому же способствует периодическое изменение полярности электродов.

Синергетический эффект при использовании предложенного многостадийного метода обеззараживания воды связан также с тем, что в сильно окисленной среде возникают условия для перехода Аg⁺ в Аg²⁺. Образовавшиеся катионы Аg²⁺, обладая повышенной индивидуальной окислительной способностью, характеризуются и повышенными (по сравнению с Аg⁺) бактерицидными свойствами. При этом даже после обратного перехода Аg²⁺ в более стабильное состояние (Аg⁺) устойчивость обработанной воды ко вторичному бактериальному загрязнению сохраняется.

Использование импульсных ксеноновых ламп сплошного спектра, предпочтительно излучающих в области 200-400 нм ультрафиолетового спектра, включающей "бактерицидный" участок и участок, соответствующий условиям деструкции органических соединений, позволяет получить высокий обеззараживающий и очищающий эффект, снижает время обработки и обеспечивает экологическую чистоту, поскольку замена ртутных ламп на ксеноновые исключает возможность заражения воды ртутью при разрушении лампы.

Предложенные параметры процесса и концентрации реагентов являются оптимальными для данной схемы обработки воды. Рекомендуемые соотношения концентраций ионов серебра и аммиака, соответствующие избытку аммиака относительно стехиометрии, отвечают максимуму стабильности комплексного соединения.

Ниже приведены примеры осуществления предложенного способа.

Пример 1.

Проводили обработку воды бассейна объемом 8 м³ в циркуляционном режиме, обеспечивающем полный оборот воды за 8 часов (т.е. 1 м³/ч) в соответствии со СанПиН 2.1.2.568-96.

Отбираемая из бассейна вода имела следующие показатели: рН 7,0, содержание взвешенных веществ 3,25 мг/л, мутность 3,9 мг/л, цветность 30 град, щелочность 0,60 мг-экв/л, окисляемость перманганатная 8,0 мг/л O₂, коли-индекс 4. Воду пропускали через механические фильтры и направляли в камеру смешения с пероксидом водорода, вводимым с помощью дозатора в количестве, обеспечивающем его концентрацию в оборотной воде 1 мг/л. Потом воду подавали со скоростью 0,5 м³/ч в установку УФ обработки, содержащую погружные блоки импульсных ксеноновых ламп сплошного спектра, преимущественно излучающих в диапазоне 200-400 нм при частоте импульсов 1 Гц, плотности потока 4 кВт/см² и удельных энергозатратах 4 кДж/м³ воды. Затем в поток воды из смесительной емкости при помощи дозатора подавали концентрированный раствор, содержащий диамминаргенат-ионы, до достижения концентрации Аg⁺, равной 0,005 мг/л. Для получения указанного раствора использовали выносной ионатор, в которой подавали часть обрабатываемой воды. Скорость движения воды в межэлектродном пространстве ионатора составляла 0,2 м/с. В качестве электродов использовали пластины из чистого серебра Ср 999,9 (ГОСТ 6836-80). Расстояние между электродами 10 мм, плотность тока 1 мА/см², напряжение на электродах 6 В, периодичность смены полярности электродов 10 мин. В результате электролиза концентрация ионов серебра в электролите составляла 2,5 мг/л. Эту воду подавали в смесительную емкость и одновременно вводили аммиак из баллона при массовом соотношении Ag⁺: NН₃, соответственно равном 3:1. Направляемая в бассейн после всех стадий обработки вода имела следующие основные показатели: рН 7,6, содержание взвешенных веществ 0,4 мг/л, мутность <0,2 мг/л, цветность 10 град, щелочность 0,35 мг-экв/л, окисляемость перманганатная 1,4 мг/л О₂, колиформные бактерии не обнаружены.

Пример 2.

Для изучения возможности использования предложенного метода в условиях повышенной концентрации бактерий, вирусов и грибков из бассейна брали пробу воды объемом 10 л и искусственно ее поочередно заражали бактериями, вирусами и грибками, указанными в таблице. Обработку воды вели на лабораторной установке, имитирующей реальную, описанную в примере 1.

Способ осуществляли аналогично примеру 1 за исключением следующего. Концентрация пероксида водорода составляла 2 мг/л. Параметры работы импульсных ксеноновых ламп: частота 1,3 Гц, удельные энергозатраты 5 кДж/м³, плотность потока 2-7 кВт/м². Диамминаргенат-ионы получали при помощи встроенного в поток обработанной УФ излучением воды электролизера с электродами из серебра чистотой 99,5%, в который вводили аммиачную воду до достижения массового соотношения Аg⁺:NН₃, равного 2,9 (~5%-ный избыток аммиака относительно стехиометрии). Концентрация ионов серебра в воде составляла 0,01 мг/л. В таблице показано содержание примесей в воде до и после обработки в соответствии с предложенным способом.

Проведенные испытания показали, что предложенный способ позволяет полностью обеззараживать воду от бактерий, вирусов и грибков. Полученная вода соответствует гигиеническим требованиям, предъявляемым к качеству воды СанПиН 2.1.2.568-96.

Таким образом, данный способ расширяет арсенал эффективных, надежных в эксплуатации средств комплексной обработки оборотной воды плавательных бассейнов, в том числе в условиях повышенного содержания патогенных микроорганизмов и вирусов.

Формула изобретения

1. Способ обеззараживания оборотной воды, включающий введение пероксида водорода и соединения серебра, отличающийся тем, что способ осуществляют в три стадии, при этом на первой стадии обработки используют пероксид водорода, на второй стадии воду со скоростью 0,2-0,8 м³/ч пропускают через реактор, содержащий импульсные ксеноновые лампы сплошного спектра, преимущественно вырабатывающие УФ излучение длиной волны 200-400 нм, при частоте 1-1,3 Гц, удельных энергозатратах 2-5 кДж/м³ и плотности потока 2-7 кВт/м², а затем на третьей стадии вводят раствор, содержащий диамминаргенат-ионы [Аg(NН₃)₂]⁺, полученные при электролизе воды в электролизере с периодической сменой полярности электродов, содержащих не менее 99 мас.% серебра, и последующем введении газообразного аммиака или аммиачной воды до достижения массового соотношения Аg⁺:NН₃, равного 2,8-3,0, при этом указанный раствор дозируют в воду в количестве, соответствующем концентрации в ней серебра 0,005-0,01 мг/л, и соблюдают соотношение концентрации пероксида водорода, вводимого на первой стадии, и концентрации серебра, добавляемого на третьей стадии, в пределах 200-400:1 соответственно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при работе электролизера полярность электродов меняют через 5-10 мин, а электролиз ведут при температуре воды 20-30^oС и рН 6,5-8,5.

РИСУНКИ

Рисунок 1