Способ дообработки питьевой воды


 


Владельцы патента RU 2510887:

Закрытое акционерное общество "Центр исследований и интеллектуальной собственности "АКВАПАТЕНТ" (RU)
Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга" (RU)

Изобретение относится к обработке питьевой воды с использованием сорбционной очистки. Способ дообработки питьевой воды включает механическую фильтрацию воды через древесную активированную угольную сорбционную загрузку и введение в исходную фильтруемую воду гипохлорита натрия. Фильтрацию исходной воды осуществляют с заданной скоростью, соответствующей времени контакта фильтруемой воды с сорбционной загрузкой в течение 8-12 минут. Периодически измеряют показатель окисляемости в фильтрате. При увеличении на 25-30% показателя окисляемости в фильтрате заданную скорость фильтрации снижают в 2-3 раза. Гипохлорит натрия вводят в исходную фильтруемую воду с концентрацией 60-80 мг/л, после чего сорбционную загрузку промывают обратным током очищенной воды. Изобретение позволяет увеличить сорбционную емкость угля в процессе дообработки воды. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области обработки природных вод, а именно к способам дообработки (доочистки) питьевой воды с использованием сорбционной обработки воды на активированных углях.

Питьевая вода, предназначенная для использования населением, поступает в дома с водопроводных очистных сооружений (ВОС) по водопроводным сетям. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения регламентируются СанПиН 2.1.4.1074-01 [1]. BOC обеспечивают на выходе требуемое качество питьевой воды, но к потребителю в дома может поступать вода, не отвечающая требованиям указанного СанПиН, в основном из-за технического состояния трубопроводов, по которым она транспортируется. При этом транспортируемая вода может вторично загрязняться соединениями железа (допустимая концентрация 0,3 мг/л), взвешенными веществами (1,5 мг/л), бактериальными загрязнениями, также в ней может наблюдаться повышенная цветность (допустимо 20 градусов ПКШ - платиново-кобальтовой шкалы) и окисляемость (5 мг O/л).

Поэтому такая водопроводная вода, предназначенная для питья и приготовления пищи, должна подвергаться доочистке (дообработке) тем или иным способом непосредственно у потребителя (группы потребителей, например, в масштабе жилого дома).

В процессах кондиционирования (доочистки) воды для питьевых целей наиболее широко и давно применяется сорбционная обработка воды на активированных углях (Николадзе Г.И., Минц Д.М., Кастальский А.А. Подготовка воды для питьевого и промышленного водоснабжения. - М.: Высш. школа, 1984. - С.220-229).

Серьезным недостатком использования активированных углей на практике является низкая эффективность их регенерации, а также сложность ее проведения. Регенерация углей может производиться химическим, термическим и биологическим методами.

Для регенерации активных углей с целью восстановления их сорбционной емкости химическим методом применяют окислитель, вводя его в исходную воду перед подачей на колонки с адсорбентами.

В последние годы в качестве окислителя для обработки водопроводной воды широко применяют растворы гипохлорита натрия, обладающего, в том числе, пролонгированным бактерицидным действием.

Задачей настоящего изобретения является восстановление сорбционной емкости угольной загрузки фильтра в процессе дообработки воды.

Технический результат заключается в увеличении сорбционной емкости угля в процессе дообработки воды.

Задача решена следующим образом.

Способ дообработки питьевой воды включает механическую фильтрацию исходной воды через древесную активированную угольную сорбционную загрузку с заданной скоростью, соответствующей времени контакта фильтруемой воды с сорбционной загрузкой, обычно в течение от 8 до 12 минут, при этом периодически измеряют показатель окисляемости в фильтрате, и при увеличении на 25-30% показателя окисляемости в фильтрате заданную скорость фильтрации снижают в 2-3 раза, а в исходную фильтруемую воду вводят гипохлорит натрия концентрацией 60-80 мг/л, после чего сорбционную загрузку промывают обратным током очищенной воды.

При этом цикличность периодической промывки сорбционной загрузки обратным током очищенной воды производится до момента потери сорбционной загрузкой регламентируемой нормативами степени очистки воды.

Например известно, что степень очистки воды в Российской Федерации регламентируется СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения».

Улучшение сорбционной способности угля по снижению окисляемости в процессе дообработки воды в заявляемом изобретении осуществляется путем использования повышенных концентраций гипохлорита натрия периодически и кратковременно при пониженной скорости фильтрации. Обработка гипохлоритом натрия концентрацией 60-80 мг/л производится только при увеличении на 25-30% показателя окисляемости в фильтрате, установленного по результатам периодических измерений относительно предыдущих показателей окисляемости в фильтрате, например относительно наилучшего показателя окисляемости в фильтрате, определенного на начальном этапе фильтрования.

Повышенные концентрации гипохлорита натрия способствуют удалению экранирующего действия органических загрязнений на поверхности зерен угольного фильтра. Применение гипохлорита натрия с малой концентрацией в известной «классической» окислительно-сорбционной схеме обработки воды является намного менее эффективным, чем применение этого же реагента для регенерации углей периодически в больших дозах и кратковременно.

При подаче в фильтр с сорбционной загрузкой гипохлорита натрия концентрацией 60-80 мг/л, происходит частичный выброс в фильтрат органических загрязнений, ранее задержанных в порах углей, что обусловлено окислением гуматов и других органических соединений, задержанных в порах углей на стадии сорбции и их выбросом в фильтрат, что, по сути, является регенерацией отработанных на стадии сорбции углей. При обратной промывке фильтра обратным током очищенной питьевой воды общая эффективность очистки восстанавливается. Обратная промывка осуществляется обязательно после каждого этапа обработки фильтрующей загрузки гипохлоритом натрия.

Регенерация активированных углей гипохлоритом натрия в процессе фильтрования позволяет восстановить сорбционные способности по снижению окисляемости, являющейся определяющим показателем для определения сорбционной емкости активированных углей.

Регенерация с применением водного раствора гипохлорита натрия с предельной дозой активного хлора 70 мг/л по настоящему изобретению увеличивает сорбционную емкость активированной угольной сорбционной загрузки по общему эффекту очистки на 25%.

Таким образом, периодически, при увеличении на 25-30% показателя окисляемости в фильтрате скорость фильтрации снижают в 2-3 раза по сравнению с исходной, с применением дозы гипохлорита натрия концентрацией 60-80 мг/л, обеспечивая при этом стабильные показатели очищенной воды.

Таким образом, настоящим изобретением поставленная задача решена и достигается заявленный технический результат.

Для регенерации активированных углей дозы активного хлора в воде с гипохлоритом натрия были определены экспериментально.

Определяли оптимальную дозу гипохлорита натрия следующим образом: воду с заданными различными дозами активного хлора (начиная с 1 мг/л и далее в сторону увеличения) обрабатывали на адсорбционных колонках с активированным углем исходным (АУИСХ) до получения максимальных результатов по показателям качества воды.

Схема проведения процесса представлена следующими стадиями:

1. через колонки с АУИСХ было пропущено 160 л исходной водопроводной воды с заданной (штатной) линейной скоростью фильтрации 2,5 м/ч до снижения сорбционной емкости угля, при этом снижение эффекта очистки по окисляемости до 30% свидетельствовало о необходимости проведения регенерации, но при этом качество очищенной воды соответствовало требованиям СанПиН;

2. в 10 л исходной водопроводной воды вводился гипохлорит натрия из расчета получения активной дозы хлора в растворе 1 мг/л, после контакта с окислителем в течение 10 минут вода подавалась на колонки с АУИСХ, причем линейная скорость «регенерационной» фильтрации была снижена до 1 м/ч, т.е. в 2,5 раза по сравнению с заданной («штатной») линейной скоростью. При этом время контакта фильтруемой исходной хлорированной водопроводной воды с сорбционной загрузкой составляло порядка 20 мин, т.е. в 2,5 раза больше, чем при фильтровании со «штатной» линейной скоростью фильтрации;

3. аналогично пункту 2, концентрация активного хлора в обрабатываемой воде - 2 мг/л;

4. аналогично пункту 2, концентрация активного хлора в обрабатываемой воде - 5 мг/л;

5. аналогично пункту 2, концентрация активного хлора в обрабатываемой воде - 70 мг/л;

6. обратная промывка осуществлялась водопроводной водой объемом 5 л;

7. через адсорбционную колонку с АУИСХ было пропущено 25 л исходной водопроводной воды со скоростью 2,5 м/ч;

8. обратная промывка осуществлялась водопроводной водой объемом 5 л;

9. аналогично пункту 2, концентрация активного хлора в обрабатываемой воде - 30 мг/л;

10. обратная промывка осуществлялась водопроводной водой объемом 5 л;

11. через адсорбционную колонку с АУИСХ было пропущено 30 л исходной водопроводной воды со скоростью 2,5 м/ч;

12. аналогично пункту 2, концентрация активного хлора в обрабатываемой воде - 10 мг/л;

13. обратная промывка осуществлялась водопроводной водой объемом 5 л;

14. через колонки с АУИСХ было пропущено 25 л исходной водопроводной воды со скоростью 2,5 м/ч.

После каждой стадии исследований определялись нормируемые показатели качества воды, обработанной на АУИСХ. Специально после стадии 5 (концентрация активного хлора в обрабатываемой воде 70 мг/л) в фильтрате определялось содержание активного хлора, которое, как оказалось, было предельно допустимым и составляло 0,45 мг/л.

В качестве контролируемых показателей исходной и очищенной воды были приняты наиболее характерные и оперативно определяемые показатели: pH, железо общее (Fe, мг/л), окисляемость перманганатная (Ок, мг/л) и цветность водопроводной воды (Ц, град).

Результаты исследований по эффективности дообработки питьевой воды приведены в табл.1.

В таблице представлены показатели качества для исходной водопроводной воды, обработанной активированным углем (АУИСХ).

Таблица 1
Сводные показатели качества водопроводной воды, обработанной АУИСХ
Проба Объем обработанной воды (нараст. итогом), л Показатель качества воды
pH Цветность, град. ПКШ Железо общее, мг/л Окисляемость, мг/л
Исх. водопр. вода 100 7,3 15,0 0,48 4,2
Вода, обраб. АУИСХ 7,8 0,0 0,03 0,7
Исх. водопр. вода 200 6,8 18,8 0,21 4,6
Вода, обраб. АУИСХ 7,4 3,9 0,08 1,9
Исх. водопр. вода 310 6,4 36,0 0,22 3,9
Вода, обраб. АУИСХ 7,2 5,7 0,14 2,4
Исх. водопр. вода 450 6,8 18,2 0,23 4,7
Вода, обраб. АУИСХ 6,9 8,1 0,11 2,7
Исх. водопр. вода 575 6,8 16,2 0,20 5,6
Вода, обраб. АУИСХ 6,8 9,3 0,11 3,5
Исх. водопр. вода 685 6,6 21,3 0,38 5,2
Вода, обраб. АУИСХ 6,7 13,7 0,12 3,7
Исх. водопр. вода 825 5,9 32,4 0,62 5,4
Вода, обраб. АУИСХ 6,6 11,2 0,15 4,2
Исх. водопр. вода 1075 6,6 16,7 0,31 4,1
Вода, обраб. АУИСХ 6,6 12,1 0,14 4,0

Результаты исследований по цветности приведены на Фиг.1.

Результаты исследований по остальным нормируемым показателям (окисляемость, железо общее) аналогичны результатам по цветности.

На Фиг.1 показаны:

1 - доза активного хлора 1 мг/л;

2 - доза активного хлора 2 мг/л;

3 - доза активного хлора 5 мг/л;

4 - доза активного хлора 70 мг/л;

5 - доза активного хлора 30 мг/л;

6 - доза активного хлора 10 мг/л.

В результате было установлено, что применение гипохлорита натрия с малой концентрацией в «классической» окислительно-сорбционной схеме обработки воды является намного менее эффективным, чем применение этого же реагента для регенерации углей периодически в больших дозах и кратковременно.

Таким образом, установлено, что:

- регенерация активированных углей гипохлоритом натрия в процессе фильтрования позволяет восстановить сорбционные способности по снижению окисляемости, являющейся определяющим показателем для определения сорбционной емкости активированных углей;

- анализ и сравнение данных позволяет установить, что водная регенерация с применением гипохлорита натрия по разработанной схеме увеличивает сорбционную емкость АУИСХ по общему эффекту очистки на 25%.

1. Способ дообработки питьевой воды, включающий механическую фильтрацию воды через древесную активированную угольную сорбционную загрузку, и введением в исходную фильтруемую воду гипохлорита натрия, отличающийся тем, что фильтрацию исходной воды осуществляют с заданной скоростью, соответствующей времени контакта фильтруемой воды с сорбционной загрузкой в течение 8-12 минут, при этом периодически измеряют показатель окисляемости в фильтрате, и при увеличении на 25-30% показателя окисляемости в фильтрате заданную скорость фильтрации снижают в 2-3 раза, гипохлорит натрия вводят в исходную фильтруемую воду с концентрацией 60-80 мг/л, после чего сорбционную загрузку промывают обратным током очищенной воды.

2. Способ дообработки питьевой воды по п.1,
отличающийся тем, что цикличность периодической промывки сорбционной загрузки обратным током очищенной воды производится до момента потери сорбционной загрузкой регламентируемой нормативами степени очистки воды.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим обеззараживание жидкостей посредством воздействия ультразвукового излучения. Устройство для ультразвуковой обработки молока проточного типа содержит пьезоисточники ультразвуковых излучений кольцевой формы, собранные в виде полого цилиндра.

Изобретение относится к устройствам для доочистки питьевой воды. Водоочиститель включает последовательно расположенные в продольном сосуде 1 зоны: замораживания воды, вытеснения примесей из фронта льда и концентрации примесей в виде рассола, перехода воды из твердого состояния в жидкое.

Изобретение относится к развертываемой в полевых условиях системе очистки воды. Система очистки воды включает несколько модулей, соединяемых водопроводными линиями.

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано при биологической очистке сточных вод гальванических цехов от солей тяжелых металлов. Способ предусматривает внесение в сточную воду биомассы дрожжей в виде отходов пивоваренных производств, содержащих ассоциацию дрожжей различных штаммов Saccharomyces cerevisiae с жизнеспособностью 90-95% в заданном количестве.

Изобретение относится к водоснабжению, а именно к очистке воды из поверхностных источников путем обработки ее озоном, и может быть использовано, в частности, для обеззараживания питьевой воды в системах водоснабжения городов и населенных пунктов.
Изобретение относится к способу снижения концентрации йодидного соединения в жидкости с применением ионообменной смолы. Способ включает контактирование жидкости со смолой, где смола включает сильнокислотную макропористую смолу, имеющую, по меньшей мере, 1% кислотных функциональных групп, обмененных на серебро, емкость сухой массы, равную, по меньшей мере, 5,0 экв/кг, средний диаметр пор (D50), равный приблизительно 400-800 Å, объем пор, равный приблизительно 0,4-0,6 мл/г, и удельную площадь поверхности, равную приблизительно 20-40 м2/г.

Изобретение относится к способу и устройству для непрерывного термического гидролиза шлама, включающего биологический материал. Способ включает непрерывное осуществление стадий подачи биологического материала в зону подачи трубчатого реактора, чтобы повысить давление и обеспечить температуру в диапазоне 100-200°C без кипения биологического материала; подачи пара в реактор в зоне подачи пара, чтобы повысить температуру до температуры в диапазоне 100-200°C; поддерживания давления в реакторе в течение заданного периода времени, такого как 0-5 часов; подачи воды в реактор в зоне охлаждения, чтобы снизить температуру до температуры ниже 100°C, и введения биологического материала в зоне выпуска.
Изобретение относится к области очистки промышленных сточных или оборотных вод со слабощелочной реакцией от ионов тяжелых металлов путем перевода их в труднорастворимые в воде соединения, подвижность которых в природных средах сильно ограничена, а именно к получению реагентов для очистки данных вод на основе торфа.

Изобретение может быть использовано в области очистки воды. Устройство для обработки жидкости включает корпус (20), имеющий верхнюю часть (12), включающую верхний резервуар, принимающий нефильтрованную жидкость, нижнюю часть (14), включающую нижний резервуар (18), принимающий отфильтрованную жидкость, и промежуточную часть (38), включающую каплеобразующую систему фильтрации жидкости (46).

Изобретение может быть использовано в области очистки воды. Устройство для обработки жидкости включает корпус (20), имеющий верхнюю часть (12), включающую верхний резервуар, принимающий нефильтрованную жидкость, нижнюю часть (14), включающую нижний резервуар (18), принимающий отфильтрованную жидкость, и промежуточную часть (38), включающую систему подачи жидкости с эффектом дождя, принимающую жидкость из верхнего резервуара.
Изобретение относится к области получения хемосорбентов, используемых для средств защиты органов дыхания и для очистки отходящих газов. Способ получения хемосорбента включает пропитку гранул активного угля модифицирующим раствором, вылеживание гранул и их термообработку.
Изобретение относится к способу получения активного угля. Способ включает выделение фракции 1-3 мм из шихты для слоевого высокотемпературного коксования и следующие стадии: окисление кислородом воздуха при температуре 250°C со скоростью подъема температуры от комнатной до заданной 15-20°C/мин, с выдержкой при конечной температуре в течение 2,5 часов, карбонизация окисленного сырья при подъеме температуры со скоростью 5°C/мин до температуры карбонизации 550-650°C, с выдержкой при температуре карбонизации в течение 60 минут и активирование полученных продуктов водяным паром до обгара 35-40% при температуре 950°C.
Изобретение может быть использовано для очистки технологических стоков предприятий химической промышленности. Способ очистки водных растворов от пиридина адсорбцией активным углем включает обработку активного угля хлоридом аммония с концентрацией 5 мг/дм3 в течение 3 часов.

Изобретение относится к получению активированного угля. Уголь получают путем карбонизации и последующей активации полимерных органических, сульфонированных исходных веществ.
Изобретение относится к технологическим процессам получения активного угля на основе древесины. .

Изобретение относится к технологии получения углеродных сорбентов с антибактериальными свойствами на основе пористых углеродных адсорбентов и предназначено для применения в медицине и ветеринарии.

Изобретение относится к получению активированных углей. .

Изобретение относится к способу для карбонизации и активирования углеродного материала и вращающейся печи с внешним обогревом для его осуществления. .
Изобретение относится к магнитоуправляемому сорбенту для удаления эндо- и экзотоксинов из организма человека, приготовленному из наночастиц магнетита Fe3O4. Поверхность магнетита модифицирована соединением, образующим прочную связь с частицей-носителем за счет поверхностно-активных групп, придающих свойства селективности и выполненных в виде оболочки из нормальных углеводородных цепей C12H25, присоединенных к ядру посредством сульфидной связи Fe-S, причем в качестве упомянутого соединения, обеспечивающего связывание железа с углеродной цепочкой, выбран додецилмеркаптан. Магнетит получен либо из хлорида железа (II) и хлорида железа (III) методом химического осаждения с концентрацией их в растворе 1% масс. и мольным соотношением железа (II) и (III) = 2,5 либо из сульфата железа FeSO4 (II) с добавлением смеси водных растворов нитрата калия KNO3 и гидроксида калия KOH из расчета 3 моль KOH и 0,1 моль KNO3 на 1 моль FeSO4. Изобретение обеспечивает сорбент, с помощью которого достигается эффективный контроль за вредными ингредиентами плазмы крови. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Наверх