Способ получения питьевой воды

 

Изобретение относится к области обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, в частности к многостадийной обработке воды, и может быть использовано для получения питьевой воды путем очистки природных, поверхностных и подземных вод. Способ осуществляют проведением последовательно следующих приемов: обеззараживание исходной воды ультрафиолетовым облучением с дозой 30 мДж/см², обработка коагулянтом - сульфатом алюминия, затем флокулянтом - полиакриламидом в количестве 0,05-0,2 мг/дм³ с последующим осветлением в слое пенопластовых кубиков или вспененного полистирола и фильтрованием через кварцевый песок с крупностью зерен 0,3-1,5 мм и гравий 2-32 мм, а затем через гранулированный уголь с крупностью зерен 0,5-5 мм. Способ обеспечивает получение качественной питьевой воды экономичным и экологически безвредным методом, простым в аппаратурном оформлении. 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, в частности к многостадийной обработке воды, и может быть использовано для получения питьевой воды путем очистки природных поверхностных и подземных вод.

Известен способ очистки воды для бытового потребления по патенту РФ 2092452 С1, кл. С 02 F 1/78, 1/42, 1997 г., включающий очистку воды путем прохождения воды через мембранный фильтрующий элемент, ее озонирование, прохождение ее через угольный фильтр и вторичное озонирование. При этом для повторного озонирования используют избыток озона после мембранного фильтрующего элемента.

Недостатком данного способа является то, что он используется, в основном, для глубокой доочистки водопроводной воды в бытовых условиях. При наличии в воде взвешенных частиц происходит быстрое забивание фильтров. Кроме того, необходима частая замена фильтров вследствие отсутствия бактериостатичности. При озонировании помимо гибели микроорганизмов возможны побочные реакции с участием растворенных органических веществ, в результате которых могут образовываться высокотоксичные соединения, в том числе канцерогенные.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является патент РФ 2122982 С1, кл. 6 С 02 F 9/00, 1/24, 1/72, 1/78, 1998 г. на "Способ получения питьевой воды", состоящий из обработки исходной воды окислителем - озоном с дозой 3,3 мг/дм³ в течение 7 мин, с последующей реагентной обработкой в режиме напорной флотации раствором коагулянта - сульфата алюминия (технического глинозема, гидроксохлорида алюминия) с исходной массовой концентрацией 10 мг/дм³ в течение 5 мин. Возможно добавление незначительного количества флокулянта (магнифлоки MO-1906N, МФ-573с, МФ-835А) - 0,05 мг/дм³. Осветление в течение 10 мин, фильтрование через песчаный фильтр, загруженный кварцевым песком с крупностью зерен 0,95 мм, со скоростью фильтрования - 7 м/ч, повторное озонирование воды при дозе 3,3 мг/дм³ в течение 10 мин, фильтрование через сорбционные фильтры, загруженные гранулированным активированным углем с крупностью зерен 0,5-2 мм, последующее обеззараживание хлором дозой 1,0 мг/дм³ в течение 40 мин. Соотношение окислителей О₃:О₃:Сl₂ составляет 1:1:0,3. Экспериментально установлено, что оптимальная доза флотореагента составляет - 40-60 мг/дм³.

Недостатком данного способа является то, что при озонировании и хлорировании воды образуются высокотоксичные соединения, в том числе канцерогенные. Кроме того, озон и хлор вызывают активную коррозию оборудования и трубопроводов и требуют применения их из нержавеющей стали. При хлорировании и озонировании воды требуется соблюдение специальных мер безопасности обслуживающим персоналом при работе с реагентами.

Задачей изобретения является получение качественной питьевой воды экономичным и экологически безвредным методом, простым в аппаратурном оформлении.

Поставленная задача решается следующим образом.

В известном способе получения питьевой воды, включающем обеззараживающую обработку исходной воды, реагентную обработку коагулянтом - сульфатом алюминия (техническим глиноземом, гидроксохлоридом алюминия) и флокулянтом, осветление, фильтрование через кварцевый песок, сорбцию на активированном угле, вторичное обеззараживание гипохлоритом натрия, обеззараживание исходной воды осуществляют ультрафиолетовым облучением с дозой 30 мДж/см², кроме того, в качестве флокулянта используют полиакриламид в количестве 0,05-0,2 мг/дм, а осветление осуществляют пропусканием воды через слой пенопластовых кубиков или вспененный полистирол, фильтрование осуществляют через кварцевый песок с крупностью зерен 0,3-1,5 мм и гравий - от 2 до 32 мм, сорбцию осуществляют на гранулированном активированном угле с крупностью зерен 0,5-5 мм.

Вода в реке Кама обладает низкой мутностью, высокой цветностью, повышенным значением КОЛИ-индекса и ОМИ. Прозрачность воды позволяет для обеззараживания воды использовать ультрафиолетовое облучение.

Способ осуществляется следующим образом.

Речная вода из реки Кама насосом 1 (cм. чертеж) поступает по водоводу на фильтровальную станцию, где проходит через установку ультрафиолетового обеззараживания воды 2, где осуществляется первичное обеззараживание воды ультрафиолетом с дозой облучения 30 мДж/см². Далее в водовод между установкой ультрафиолетового обеззараживания воды и смесителем 3 вводится коагулянт - сульфат алюминия (технический глинозем, гидроксохлорид алюминия) концентрацией 26-62 мг/дм³. Затем вода направляется в вертикальный (вихревой) смеситель 3, куда для лучшего образования хлопьев вводится флокулянт - полиакриламид. Доза полиакриламида составляет - 0,05-0,2 мг/дм³.

Коагулянт образует коллоидные частицы, которые, соединяясь в хлопья и микрохлопья, выпадают в осадок, адсорбируя и увлекая за собой частицы взвеси, гумусовых веществ, нефтепродуктов и других загрязнителей природной воды. Флокулянт ускоряет слипание агрегатно-неустойчивых частиц и повышает прочность хлопьев, позволяет ускорить образование хлопьев и осаждение взвешенных частиц, улучшить эффект осветления воды. Из смесителя 3 обрабатываемая вода поступает в осветлитель коридорного типа 4 и проходит через слой пенопластовых кубиков размером 30х30х50 мм или вспененный полистирол и слой взвешенного осадка (слой взвешенного осадка гидроокиси алюминия), где происходят сложные физико-химические процессы коагуляции, адсорбции и первичной дезинфекции. После этого осветленная вода собирается в лотки, затем в карманы и поступает на фильтры 5 для окончательной фильтрации оставшихся взвешенных частиц. Фильтры заполнены кварцевым песком с зернением 0,4-1 мм, гравием с зернением 2-32 мм. Затем осветленная вода поступает в камеру адсорбции 6, заполненную гранулированным активированным углем с зернением 0,5-5 мм для дополнительной очистки питьевой воды. В водовод после камеры адсорбции 6 вводится обеззараживающее вещество - гипохлорит натрия, содержащий до 19% активного хлора. Хлорирование производится до величины свободного остаточного хлора 0,03 мг/л и общего остаточного хлора 0,8-1,2 мг/л.

При растворении в йоде гипохлорит натрия диссоциируется с образованием гипохлоритного иона и гипохлоритной кислоты, которые обладают бактерицидным действием, так как при гидролизе выделяется активный хлор.

Далее обеззараженная чистая питьевая вода направляется в резервуар чистой воды 7.

Преимущество ультрафиолетового обеззараживания воды заключается в том, что ультрафиолетовые лучи уничтожают не только вегетативные, но и споровые формы микроорганизмов и не изменяют органолептические свойства воды. Ультрафиолетовое облучение поражает только живые клетки, не оказывая воздействия на химический состав воды.

Ультрафиолетовое облучение обладает бактерицидным эффектом, достаточным для первичного обеззараживания воды, и не порождает вторичного загрязнения воды. Ультрафиолетовое облучение дает синергетический эффект в сочетании с другими методами очистки воды, не вызывая образование опасных токсичных соединений.

Таким образом, сочетание ультрафиолетового облучения, реагентной и сорбционной обработки воды позволяет решить основные задачи очистных сооружений по подготовке питьевой воды без крупных капитальных вложений и использования сложного и экологически опасного оборудования.

Переход к ультрафиолетовой обработке воды не требует значительных капитальных затрат и остановки работы водопроводной станции, соблюдения исключительных мер техники безопасности и охраны окружающей среды, высокой квалификации обслуживающего персонала.

При этом требуемое по микробиологическим показателям качество воды обеспечивается дозой ультрафиолетового облучения 30 мДж/см².

Использования гипохлорита натрия для обеззараживания воды позволяет избежать эксплуатационных трудностей при работе с токсичным газом, сохраняя все достоинства хлорирования.

Применение полиакриламида обеспечивает высокую скорость флокуляции коллоидных частиц загрязнителей, позволяет существенно уменьшить нагрузку на механические фильтры и значительно увеличить ресурс их работы (длительность фильтроцикла).

Применение сорбентов позволяет значительно повысить эффективность очистки воды по показателям: цветности, перманганатной окисляемости (ПМО), содержания органических веществ.

Как видно из данных, приведенных в таблице 2, качество питьевой воды не уступает качеству прототипа, а по некоторым показателям превосходит.

Формула изобретения

Способ получения питьевой воды, включающий обеззараживающую обработку исходной воды, реагентную обработку коагулянтом-сульфатом алюминия и флокулянтом, осветление, фильтрование через кварцевый песок, сорбцию на активированном угле, вторичное обеззараживание гипохлоритом натрия, отличающийся тем, что обеззараживание исходной воды осуществляют ультрафиолетовым облучением с дозой ультрафиолета 30 мДж/см², кроме того, в качестве флокулянта используют полиакриламид в количестве 0,05-0,2 мг/дм³, а осветление осуществляют пропусканием воды через слой пенопластовых кубиков или вспененный полистирол, фильтрование осуществляют через кварцевый песок с крупностью зерен 0,3-1,5 мм и гравий от 2 до 32 мм, сорбцию осуществляют на гранулированном активированном угле с крупностью зерен 0,5-5 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2