Способ получения питьевой воды
Изобретение относится к приготовлению питьевых, очищенных, артезианских вод с приближением по солевому составу к воде из природного источника, например озера Байкал, и может быть использовано при подготовке воды для розлива в емкости различных объемов. Способ получения очищенной питьевой воды включает смешивание в определенном соотношении исходной артезианской питьевой воды с дистиллятом, причем для получения воды с общей минерализацией 80-120 мг/л в качестве исходной воды используют природную питьевую воду гидрокарбонатно-кальциево-сульфатной группы с общей минерализацией до 535 мг/л. Для смешивания используют дистиллят, полученный из исходной воды, очищенной методом обратного осмоса. Количество минерализующей исходной воды, подаваемой на смешивание, определяют по формуле: где ∑(эт) - содержание элементов воды-эталона, определяющих принадлежность воды к гидрокарбонатно-кальциево-сульфатной группе, мг/л, для воды из озера Байкал ∑(эт)=86,9 мг/л; ∑(исх.в.) - содержание элементов исходной воды, определяющих принадлежность воды к гидрокарбонатно-кальциево-сульфатной группе, отобранной из артезианской скважины, мг/л; V(п.в.) - объем получаемой воды после минерализации дистиллята, л. Способ обеспечивает повышение качества исходной природной воды и получение питьевой воды с физиологически полноценным химическим составом. 1 табл.
Изобретение относится к получению очищенной физиологически полноценной некондиционированной (без дополнительного обогащения макро- и микроэлементами) питьевой воды, приближенной к качественно-количественному составу воды - эталона из природных источников, например озера Байкал, применяемой для приготовления пищи, в лечебной и диетической практике, и может быть использовано при подготовке питьевой воды высшей категории для розлива в емкости различных объемов.
Известен способ получения питьевой минерализованной воды из дистиллята в описании изобретения к патенту РФ №2051125, МПК 6 C02F 1/68, от 1992.06.25, опубл. 1995.12.27, включающий введение сульфата магния, отличающийся тем, что дополнительно в дистиллят вводят сульфат калия, причем сульфат магния вводят в количестве 24-40 мг/л (в пересчете на ион Mg++), а сульфат калия 115-195 мг/л (в пересчете на ион K+) с последующей выдержкой в течение суток.
Недостатки: сложный и длительный срок технологического процесса, минерализованная вода резко отличается по качественно-количественному составу от природной пресной воды, в ней отсутствует кальций.
Известен способ минерализации опресненной воды в описании изобретения к авторскому свидетельству №464535, МПК С02В 7/00, B01D 13/02, от 08.08.1972, опубл. 1975.03.25, отличающийся тем, что, с целью аппаратурного упрощения технологического процесса, опресненную воду пропускают через камеры концентрирования, природную соленую воду - через камеры деионизации электродиализатора.
Недостатки: способ жестко привязывает минерализующую добавку к определенному типу опресняемой воды (в данном случае это морская вода).
Известен способ минерализации опресненной воды в описании изобретения к авторскому свидетельству №715493, МПК С02В 7/00, от 12.07.78, опубл. 1980.02.15, отличающийся тем, что, с целью получения воды, по своему химическому составу близкой природным водным источникам, и снижения эксплуатационных затрат, в опресненную воду вводят углекислый газ в количестве 20-40 мг/л и затем фильтруют ее через слой природного известняка-ракушечника.
Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве источника углекислого газа используют неконденсирующиеся газы опреснительной установки.
Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что используют известняк-ракушечник с размером зерен 0,3-1 мм.
Недостатки: сложная технологическая схема, длительный срок приготовления.
Наиболее близким аналогом является способ получения питьевой воды из дистиллята путем его смешения с минерализующей добавкой, в описании изобретения к авторскому свидетельству №407840, МПК С02В 1/06, от 09.08.1971, опубл. 1973.12.10, отличающийся тем, что, с целью улучшения вкусовых качеств и упрощения технологии, в качестве минерализующей добавки применяют осветленный сбросовый рассол в количестве 1-2% от общего количества получаемой питьевой воды.
Недостатки: способ жестко привязывает минерализующую добавку к определенному типу опресняемой воды (в данном случае это морская вода).
Технический результат: получение очищенной питьевой воды, приближенной по качественно-количественному составу к воде из природных источников, например озера Байкал и др. самостоятельных подземных родниковых или артезианских водоисточников, принадлежащих к гидрокарбонатно-кальциево-сульфатной группе и общей минерализацией 80-120 мг/л.
Технический результат достигается за счет того, что в заявляемом изобретении в отличие от аналогов способ получения очищенной питьевой воды, предусматривающий смешивание исходной артезианской питьевой воды с дистиллятом, отличается тем, что для получения питьевой воды с общей минерализацией не более 120 мг/л, в качестве исходной артезианской воды используют природную питьевую воду гидрокарбонатно-кальциево-сульфатной группы с общей минерализацией до 535 мг/л, для смешивания с ней используют дистиллят, полученный из исходной артезианской воды, очищенной методом обратного осмоса, а количество исходной артезианской воды, подаваемой на смешивание, определяют по формуле:
где
∑(эт) - содержание элементов воды-эталона, определяющих принадлежность воды к гидрокарбонатно-кальциево-сульфатной группе, мг/л, для воды из озера Байкал ∑(эт)=86,9 мг/л;
∑(исх.в.) - содержание элементов исходной артезианской воды, определяющих принадлежность воды к гидрокарбонатно-кальциево-сульфатной группе, отобранной из артезианской скважины, мг/л;
V(пв) - объем получаемой воды, л.
Количество исходной питьевой воды, подаваемой на смешивание, рассчитывается исходя из отношения содержания только трех элементов воды-эталона (НСО3+Са+SO4), определяющих принадлежность воды к гидрокарбонатно-кальциево-сульфатной группе, к содержанию тех же элементов, входящих в состав исходной питьевой воды без учета концентрации этих элементов в получаемой воде, в отличие от известных способов приготовления растворов с требуемой концентрацией веществ из более концентрированных растворов(описание к патенту РФ 2066107, А.П.Крешков. Основы аналитической химии, М.: Химическая литература, 1961, книга 1, с.29-38).
Известно, что негативные последствия, вызванные использованием питьевой воды, могут быть обусловлены не только избыточным содержанием (выше предельно допустимых концентраций) определенных компонентов, но и их дефицитом, как указано в патенте РФ на изобретение №2051125. Например, в г.Шевченко употребление людьми смеси дистиллята с морской водой, в которой отсутствовал кальций, привело к патологическим изменениям костей. Негативные явления исчезли после искусственного насыщения воды кальцием (http://www.tehno.com/product.phtml?uid=B00120039752).
Признанным эталоном для получения очищенной питьевой воды служит вода из озера Байкал (газета Известия №192, 1991). Качественно-количественный состав Байкальской воды близок к составу воды в районах проживания долгожителей (Дагестан, Якутия). Такая вода благоприятно воздействует на организм человека в связи с содержанием в ней ионов кальция не более 20 мг/л (Н.Друзьяк, «Вода, здоровье и долголетие», СПб.: Крылов, 2007, с.30).
Заявляемый способ позволяет получить очищенную питьевую воду, близкую по качественно-количественному составу к воде из озера Байкал, которая принята за эталон. За эталон может быть принята также питьевая «Вода Байкала» (производитель ООО «Байкальские воды» г.Иркутск), качество которой подтверждено авторитетными исследованиями Лимнологического института СО РАН (Россия) и институтом Frezeninc (Германия). Безопасность воды подтверждена заключением Госсанэпидслужбой РФ (http://www.vodabaikala.narod.ru/productorhtm). Качественно-количественный состав «Воды Байкала» близок к составу воды из озера Байкал (таблица).
Качественно-количественные показатели состава воды в районах проживания долгожителей, воды из озера Байкал, «Воды Байкала» обоснованно могут быть приняты за нижние предельно допустимые границы, определяющие физиологическую полезность воды для человека, при разработке новых технологий изготовления питьевой воды высшей категории.
Заявленный способ соответствует условиям патентоспособности, т.к. разработана новая совокупность расчетно-экспериментальных операций, обоснованно выбран предел повышения качества получаемых питьевых вод по качественно-количественному составу для разработки новых питьевых вод высокого физиологически полноценного качества.
В известном аналоге способ минерализации опресненной воды (в описании изобретения к авторскому свидетельству №464535) происходит одновременное пропускание через камеры концентрирования опресненной воды и через камеры деионизации природной соленой воды, например морской, что затрудняет процесс минерализации в районах, отдаленных от моря. Такой способ не позволяет получить слабоминерализованную воду, жестко привязывает производителя к определенному типу воды, например морской.
Заявляемое изобретение устраняет указанные недостатки, имеющиеся в аналогах, позволяет получить очищенную воду высокого качества, близкую по качественно-количественному составу к природной, например байкальской.
Способ осуществляется следующим образом.
За эталон принимается вода из озера Байкал с содержанием элементов, определяющих принадлежность к гидрокарбонатно-кальциево-сульфатной группе НСО3 - 66,5 мг/л, SO4 - 5,2 мг/л, Са - 15,2 мг/л.
Из скважины отбирается вода, принадлежащая к гидрокарбонатно-кальциево-сульфатной группе и соответствующая, например, ГОСТ 2874 «Вода питьевая». Воду пропускают через мембранные ступени обратноосмотической опреснительной установки.
После очистки в первой ступени от механических примесей часть воды отбирается и направляется в накопительный бак для исходной воды. Оставшаяся часть воды проходит все ступени очистки в обратноосмотической установке и поступает в накопительный бак для дистиллята. Из баков через дозирующее устройство и расходомеры дистиллят и очищенная исходная вода в заданных объемных соотношениях поступают в расходную емкость для сбора получаемой воды.
Из расходной емкости полученная вода направляется для розлива в емкости различных объемов.
Перед линией розлива питьевая вода проходит антибактериальную доочистку, например, ультрафиолетом.
Примеры осуществления способа приведены в таблице.
Пример 1.
Из скважины «А» отбирается питьевая вода с содержанием элементов гидрокарбонатно-кальциево-сульфатной группы, например, 210,3 мг/л.
Воду пропускают через мембранные ступени обратноосмотической опреснительной установки. После очистки в первой ступени от механических примесей часть воды отбирается и направляется в накопительный бак для исходной воды. Оставшаяся часть воды проходит все ступени очистки в обратноосмотической установке и поступает в накопительный бак для дистиллята. Из баков через дозирующее устройство и расходомеры дистиллят и исходная вода в заданных объемных соотношениях поступают в расходную емкость для сбора получаемой воды. Для получения 20-ти литров воды количество исходной воды для смешивания с дистиллятом определяют по формуле:
8,26=(86,9:210,3)·20, где
86,9 - содержание элементов гидрокарбонатно-кальциево-сульфатной группы воды-эталона, в данном случае из озера Байкал, мг/л;
210,3 - содержание элементов гидрокарбонатно-кальциево-сульфатной группы в воде из скважины «А», мг/л;
20 - объем получаемой воды, л;
8,26 - количество исходной воды, л.
Из расходной емкости полученная вода направляется для розлива в емкости различных объемов.
Перед линией разлива вода проходит антибактериальную доочистку ультрафиолетовым облучением.
Пример 2.
Из скважины «В» отбирается питьевая вода с содержанием элементов гидрокарбонатно-кальциево-сульфатной группы, например, 527 мг/л. Воду пропускают через мембранные ступени обратноосмотической опреснительной установки. После очистки в первой ступени от механических примесей часть воды отбирается и направляется в накопительный бак для очищенной воды. Оставшаяся часть воды проходит все ступени очистки в обратноосмотической установке и поступает в накопительный бак для дистиллята. Из баков через дозирующее устройство и расходомеры дистиллят и исходная вода в заданных объемных соотношениях поступают в расходную емкость для сбора получаемой воды. Для получения 40-ка литров воды количество исходной воды для смешивания с дистиллятом определяют по формуле:
6,6=(86,9:527)·40, где
86,9 - содержание элементов гидрокарбонатно-кальциево-сульфатной группы воды-эталона, в данном случае из озера Байкал, мг/л;
527 - содержание элементов гидрокарбонатно-кальциево-сульфатной группы воды из скважины «В», мг/л;
40 - объем получаемой воды, л;
6,6 - количество исходной воды, л.
Из расходной емкости полученная вода направляется для розлива в емкости различных объемов.
Перед линией разлива вода проходит антибактериальную доочистку ультрафиолетовым облучением.
Пример 3.
Из скважины «С» отбирается вода с содержанием элементов гидрокарбонатно-кальциево-сульфатной группы, например, 606 мг/л. Воду пропускают через мембранные ступени обратноосмотической опреснительной установки. После очистки в первой ступени от механических примесей часть воды отбирается и направляется в накопительный бак для исходной воды. Оставшаяся часть воды проходит все ступени очистки в обратноосмотической установке и поступает в накопительный бак для дистиллята. Из баков через дозирующее устройство и расходомеры дистиллят и исходная вода в заданных объемных соотношениях поступают в расходную емкость для сбора получаемой воды. Для получения 60-ти литров воды количество исходной воды для смешивания с дистиллятом определяют по формуле:
8,6=(86,9:606)·60, где
86,9 - содержание элементов гидрокарбонатно-кальциево-сульфатной группы в литре воды-эталона, в данном случае из озера Байкал, мг/л;
606 - содержание элементов гидрокарбонатно-кальциево-сульфатной группы воды из скважины «С», мг/л;
60 - объем получаемой воды, л;
8,6 - количество исходной воды, л.
Из расходной емкости полученная вода направляется для розлива в емкости различных объемов.
Перед линией разлива вода проходит антибактериальную доочистку ультрафиолетовым облучением.
Технико-экономический эффект
Заявляемый способ повышает качество природной питьевой воды, позволяет получить физиологически полноценную очищенную питьевую воду, близкую по качественно-количественному составу к природной, например к воде из озера Байкал. Употребление такой воды благоприятно сказывается на состоянии организма человека. Изобретение может быть использовано при организации производства питьевой воды повышенного качества в районах, на территории которых имеются источники природной питьевой воды гидрокарбонатно-кальциево-сульфатной группы с общей минерализацией до 535 мг/л.
Способ получения очищенной питьевой воды, предусматривающий смешивание исходной артезианской питьевой воды с дистиллятом, отличающийся тем, что для получения питьевой воды с общей минерализацией 80-120 мг/л в качестве исходной артезианской воды используют природную питьевую воду гидрокарбонатно-кальциево-сульфатной группы с общей минерализацией до 535 мг/л, для смешивания с ней используют дистиллят, полученный из исходной артезианской воды, очищенной методом обратного осмоса, а количество исходной артезианской воды, подаваемой на смешивание, определяют по формуле
где ∑(эт) - содержание элементов воды-эталона, определяющих принадлежность воды к гидрокарбонатно-кальциево-сульфатной группе, мг/л, для воды из озера Байкал ∑(эт)=86,9 мг/л;
∑(исх.в.) - содержание элементов исходной артезианской воды, определяющих принадлежность воды к гидрокарбонатно-кальциево-сульфатной группе, отобранной из артезианской скважины, мг/л;
V(п.в.) - объем получаемой воды, л.
