Способ комбинированной очистки природной воды



Способ комбинированной очистки природной воды
Способ комбинированной очистки природной воды
Способ комбинированной очистки природной воды

 


Владельцы патента RU 2617104:

Акционерное общество "Водоканал-инжиниринг" (RU)

Изобретение может быть использовано в системах централизованного водоснабжения для получения питьевой воды путем очистки природных поверхностных и подземных вод до питьевых стандартов. Для осуществления способа комбинированной очистки природной воды проводят первичную обработку исходной воды ультрафиолетовым облучением (1), физико-химическую очистку, включающую обработку коагулянтом, и осветление воды отстаиванием (2), вторичную обработку ультрафиолетовым облучением (4), после чего осуществляют обеззараживание гипохлоритом натрия (5) с концентрацией 7 мг/л в течение 60 минут и отстаивание (6) по крайней мере до величины остаточного хлора 0,4 мг/л. Плотность потока ультрафиолетового облучения при первичной и вторичной обработке воды составляет 75 мДж/см2. Способ обеспечивает высокое качество очистки, 100%-ное обеззараживание исходных природных вод, сокращение расхода гипохлорита натрия и исключение его передозировки. 1 ил., 1 табл., 5 пр.

 

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

Системы централизованного водоснабжения, обслуживающие в настоящее время городское и сельское население страны и ориентированные, как правило, на поверхностные источники, довольно часто подают воду хозяйственно-питьевого назначения, не отвечающую гигиеническим требованиям по целому ряду показателей (стандарту по вкусовым качествам, цветности, запаху и мутности), по содержанию ионов железа и марганца, нефтепродуктов и фенола, а также по микробиологическим показателям.

Микробное загрязнение воды хозяйственно-питьевого назначения является одной из наиболее частых причин возникновения массовых заболеваний острыми кишечными инфекциями (дизентерией, энтероколитами, брюшным тифом, паратифами, вирусными гепатитами А и Е), а также другими энтеровирусными инфекциями.

Главной причиной снижения качества подаваемой населению воды является нарастающее загрязнение природных вод, при этом существующие технологические схемы водоподготовки не в полной мере обеспечивают соответствие воды установленным требованиям эпидемической безопасности, особенно при контаминации ее вирусами и кишечными простейшими. Все эти проблемы требуют совершенствования общепринятых, разработки и использования принципиально новых технологий очистки и обеззараживания питьевой воды.

Известен способ обработки природной воды, описанный в патенте Российской Федерации №2188169 на изобретение: "Способ получения питьевой воды", МПК C02F 9/12, приоритет от 29.11.2001 г., включающий ее фильтрацию, предварительную обработку, стерилизацию УФ-излучением и последующее кондиционирование введением ионов серебра. Предварительную обработку ведут хлорированием, стерилизацию проводят импульсным УФ-излучением сплошного спектра, по крайней мере, в одной установке погружного типа с использованием ксеноновых ламп, преимущественно вырабатывающих УФ-излучение длиной волны 200-400 нм, при удельных энергозатратах 1-10 Дж на 1 см3 воды и плотности потока 1-10 Вт/см2. Кондиционирование осуществляют при помощи раствора, содержащего диамминаргенат-ионы [Ag(NH3)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 при условии 3-5%-ного избытка аммиака относительно стехиометрии, при этом указанный раствор дозируют в воду в количестве, соответствующем концентрации в ней серебра 0,001-0,02 мг/л, и соблюдают соотношение концентрации хлора, вводимого на стадии хлорирования, и концентрации серебра, добавляемого на последней стадии, в пределах 100-500:1 соответственно.

Недостатком известного технического решения является его сложность и высокая дороговизна, связанные с использованием при очистке воды значительного количества серебра.

Наиболее близким аналогом заявляемого в качестве изобретения способа является техническое решение, описанное в патенте Российской Федерации №2220115 на изобретение: "Способ получения питьевой воды", МПК C02F 9/12, приоритет от 26 декабря 2002 года.

Известный способ включает первичную обработку исходной воды ультрафиолетовым облучением, физико-химическую очистку воды, включающую реагентную обработку коагулянтом - сульфатом алюминия и флокулянтом, осветление, фильтрование через кварцевый песок, сорбцию на активированном угле, а также обеззараживание гипохлоритом натрия. Первичную обработку исходной воды осуществляют ультрафиолетовым облучением с дозой ультрафиолета 30 мДж/см2, в качестве флокулянта используют полиакриламид в количестве 0,05-0,2 мг/дм3. 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.

Одним из недостатков ближайшего аналога является то, что первичная обработка исходной воды ультрафиолетовым облучением не обеспечивает ее обеззараживания, так как является технологическим процессом, направленным на подавление биообъектов (фито- и зоопланктона, микроорганизмов) с целью предотвращения биообрастания и развития микробиологических объектов на технологическом оборудовании, то есть на первой стадии использование ультрафиолетового облучения носит чисто технологический характер, не связанный с эффектом финишного обеззараживания, применяемого для достижения обеззараживающего эффекта по микробиологическим показателям, соответствующим СанПиН.

Кроме того, способ, описанный в ближайшем аналоге, не позволяет оценить эффективность обеззараживания воды, которая определяется ее соответствием нормативам по микробиологическим и паразитологическим показателям, поскольку процесс завершения обеззараживания и очистки характеризуется только количественным показателем - величиной свободного остаточного хлора, равной 0,03 мг/л.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание способа, обеспечивающего высокое качество очистки и обеззараживания природных вод.

Поставленная задача решается тем, что в способе комбинированной очистки природной воды, включающем первичную обработку исходной воды ультрафиолетовым облучением, физико-химическую очистку, в качестве которой используют коагулянт сульфат алюминия и осветление воды путем отстаивания, а также обеззараживание гипохлоритом натрия, согласно изобретению, после физико-химической очистки воду подвергают вторичной обработке ультрафиолетовым облучением, после чего проводят обеззараживание гипохлоритом натрия с концентрацией 7 мг/л в течение 60 минут и отстаивание ее, по крайней мере, до величины остаточного хлора 0,4 мг/л, причем плотность потока ультрафиолетового облучения при первичной и вторичной обработке воды составляет 75 мДж/см2.

На чертеже представлена блок-схема очистки природной воды, иллюстрирующая заявляемый способ.

Ниже приведены примеры осуществления заявленного способа.

Пример 1

На первой стадии очистки (поз. 1 чертежа) исходный состав природной воды объемом 5 л подвергали первичной обработке путем воздействия ультрафиолетовым облучением, используя установку УОВ - 0, 5, производительностью 0,5 м3/ч и плотностью потока излучения 75 мДж/см2. На первой стадии очистки обработка ультрафиолетовым облучением является технологическим процессом, направленным на подавление биообъектов (фито и зоопланктона, микроорганизмов) с целью предотвращения биообрастания и развития микробиологических объектов на технологическом оборудовании. На второй стадии полученную воду подвергали физико-химической очистке (поз. 2 чертежа), при этом могут быть использованы различные процессы и аппараты для физико-химической очистки воды. В данном примере для физико-химической очистки использовали обработку воды коагулянтом, например сульфатом алюминия (сернокислым алюминием) в количестве 20-60 мг/л, и осветление воды путем отстаивания ее в течение 1 часа. Конечная стадия обработки (поз. 3 чертежа) для достижения 100% обеззараживающего эффекта, соответствующего СанПиН, включала комбинацию ультрафиолетового облучения (поз. 4 чертежа) и гипохлорита натрия (поз. 5 чертежа), так как в процессе исследований было установлено, что 100% эффекта в процессе обеззараживания можно достичь только в сочетании физического метода (в данном случае ультрафиолетового облучения) и химического метода, используя один из окислителей (в данном случае гипохлорит натрия), то есть использование одновременно двух методов обеззараживания дает синергетический эффект. На конечной стадии воду подвергали вторичной обработке ультрафиолетовым облучением с плотностью потока излучения 75 мДж/см2, используя установку УОВ - 0,5 производительностью 0,5 м3/ч, и последующему обеззараживанию в течение 60 минут гипохлоритом натрия с концентрацией 7 мг/л и отстаиванию ее (поз. 6 чертежа) в резервуаре чистой воды до величины остаточного хлора 0,4 мг/л. Гипохлорит натрия получали при электролизе 10% раствора хлорида натрия в электролизере циклического действия бездиафрагменного типа с металлическими электродами (разработка ГУП «Инженерный центр "Водоканал"»), покрытыми оксидом рутения. Затем определяли основные показатели обработанной воды, которые приведены в таблице.

Пример 2

Обработку воды осуществляли аналогично примеру 1 за исключением следующего. Использовали стационарное устройство с объемом воды 5 л.

Исходный состав природной воды объемом 5 л предварительно подвергали бактериологическому заражению путем внесения кишечной палочки E. coli (штамм 1257) в количестве (3-5)×106 КОЕ/л, и по достижении в резервуаре чистой воды величины остаточного хлора 0,4 мг/л проводили бактериологический анализ воды. Коли формы обнаружены не были. Запах и неприятный вкус у воды отсутствовал.

Пример 3

Обработку воды осуществляли аналогично примеру 1 за исключением следующего. Использовали стационарное устройство с объемом воды 5 л. Исходный состав природной воды объемом 5 л предварительно подвергали бактериологическому заражению путем внесения спор сульфитредуцирующих клостридий в количестве (3-5)×106 КОЕ/л и по достижении в резервуаре чистой воды величины остаточного хлора 0,4 мг/л проводили бактериологический анализ воды. Споры сульфитредуцирующих клостридий обнаружены не были. Запах и неприятный вкус у воды отсутствовал.

Пример 4

Обработку воды осуществляли аналогично примеру 1 за исключением следующего. Использовали стационарное устройство с объемом воды 5 л.

Исходный состав природной воды объемом 5 л предварительно подвергали бактериологическому заражению путем внесения вируса полиомиелита в количестве 4,0-4,6 lg ТЦД50/мл и по достижении в резервуаре чистой воды величины остаточного хлора 0,4 мг/л проводили бактериологический анализ воды. Споры вируса полиомиелита обнаружены не были. Запах и неприятный вкус у воды отсутствовал.

Пример 5

Обработку воды осуществляли аналогично примеру 1 за исключением следующего. Использовали стационарное устройство с объемом воды 5 л. Исходный состав природной воды объемом 5 л предварительно подвергали бактериологическому заражению путем внесения цист лямблий в количестве (4-5)×103 цист/л и по достижении в резервуаре чистой воды величины остаточного хлора 0,4 мг/л проводили бактериологический анализ воды. Цисты лямблий обнаружены не были. Запах и неприятный вкус у воды отсутствовал.

Техническое преимущество заявляемого в качестве изобретения способа заключается в том, что в процессе очистки природной воды достигается 100% обеззараживающий эффект за счет образования синергетического эффекта, основанного на сочетании на конечном этапе очистки комбинации ультрафиолетового облучения и гипохлорита натрия. При этом синергетический эффект образуется именно благодаря последовательности действий, при которой сначала проводят ультрафиолетовое облучение, а затем дозируют раствор гипохлорита натрия, что позволяет обеспечить в конечном продукте остаточный хлор. Таким образом, при заявляемой последовательности обработки воды процесс дозирования гипохлорита натрия с концентрацией 7 мг/л в течение 60 минут и отстаивание воды, по крайней мере, до величины остаточного хлора 0,4 мг/л на конечной стадии позволяет осуществить окончательное обеззараживание воды, сохраняя при этом определенное количество остаточного хлора, необходимого для дальнейшей транспортировки очищенной воды по трубопроводу в соответствии с требованиями СанПиН. Кроме того, вторичная обработка воды ультрафиолетовым облучением с плотностью потока 75 мДж/см2 позволяет нейтрализовать большое количество бактерий и микробов и, тем самым, снизить дозу гипохлорита натрия, необходимую для обработки воды на последней стадии очистки, а также избежать передозировки гипохлорита натрия. В то же время в ближайшем аналоге применяют только первичную обработку исходной воды ультрафиолетовым облучением, что не обеспечивает ее обеззараживания, так как является технологическим процессом, направленным на подавление биообрастания аппаратуры и трубопроводов, образующегося за счет наличия микроорганизмов, слизи и водорослей в природной воде.

Кроме того, в ближайшем аналоге отсутствуют конкретные данные по концентрации гипохлорита натрия и времени его воздействия на обрабатываемую воду, что не позволяет оценить качество обеззараживания конечного продукта.

Как видно из данных, приведенных в таблице, качество питьевой воды не уступает качеству ближайшего аналога, а также соответствует нормативам по микробиологическим и паразитологическим показателям, а также нормативам, регламентирующим органолептические свойства воды.

Способ комбинированной очистки природной воды, включающий первичную обработку исходной воды ультрафиолетовым облучением, физико-химическую очистку, в качестве которой используют коагулянт сульфат алюминия, и осветление воды путем отстаивания, а также обеззараживание гипохлоритом натрия, отличающийся тем, что после физико-химической очистки воду подвергают вторичной обработке ультрафиолетовым облучением, после чего осуществляют обеззараживание гипохлоритом натрия с концентрацией 7 мг/л в течение 60 минут и отстаивание ее по крайней мере до величины остаточного хлора 0,4 мг/л, причем плотность потока ультрафиолетового облучения при первичной и вторичной обработке воды составляет 75 мДж/см2.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к устройствам для комплексной очистки жидкостей от механических нерастворимых примесей, преимущественно песка, нефтепродуктов, тяжелых металлов и болезнетворных микробов в непрерывном цикле с большой производительностью, и может быть использовано при очистке скважинных вод, смесей нефть-вода, сточных вод, жидких промышленных и канализационных стоков до параметров чистой питьевой воды.

Изобретение может быть использовано для восстановления и поддержания экологического баланса в открытых водоемах. Способ включает комплексную технологию восстановления экологической системы водоема, включающую предварительную оценку экологического состояния водоема, по результатам которой на объем воды воздействуют модулированным электрическим потенциалом излучателя, который модулируют сигналом с частотой 30-150 Гц, содержащим спектр воздействия на экологическую систему водоема амплитудой 0,5-1,7 V и продолжительностью не менее 120 минут.
Изобретение может быть использовано при очистке скважинных вод, смесей нефть-вода, сточных вод, а также жидких промышленных и канализационных стоков. Для осуществления способа проводят многоступенчатую механическую обработку в емкости проточного типа с грубой фильтрацией в отстойнике, обработку магнитным полем и финишную фильтрацию на мелких фильтрах.

Группа изобретений может быть использована для обработки и обеззараживания природных, оборотных и сточных вод до норм питьевой воды. Система содержит ресивер (1) и три роторно-дисковых аппарата-РДА (2,4,6), соединенных последовательно.

Изобретение предназначено для защиты и очистки от отложений солей жесткости (накипи) на внутренних поверхностях трубопроводов и может быть использовано в теплоэнергетике, системах отопления, водонагревательном и отопительном оборудовании, в стиральных и посудомоечных машинах, холодильной технике.

Изобретение может быть использовано на машиностроительных предприятиях. Для осуществления способа сточные воды очищают от грубых нерастворенных осадков путем пропускания через блок гидроциклонов, насыщают кислородом воздуха путем пропускания через сатуратор, удаляют мелкодисперсные взвеси путем пропускания через флотационную машину, подают очищаемые воды в отстойник, где удаляют оставшийся осадок, пропускают очищаемые воды через фильтр.

Изобретение относится к области очистки сточных вод от примесей органических веществ - нефтепродуктов, жиров, поверхностно-активных веществ, а также механических примесей и может быть использовано в автохозяйствах, железнодорожном транспорте, предприятиях пищевой, кожевенно-меховой промышленности.

Изобретение относится к технологии системно-комплексной электрокоагуляционной подготовки питьевой воды из природных подземных и поверхностных водоисточников, характеризующихся высоким содержанием и сезонными колебаниями содержания минеральных и органических загрязняющих веществ в широком диапазоне концентраций.

Группа изобретений может быть использована для подготовки воды в системах хозяйственно-питьевого и промышленного назначения. Способ включает кавитационную обработку водной среды струйной кавитацией с эжектированием в кавитатор воздуха или кислородно-воздушной смеси, последующую обработку среды в гидродинамическом реакторе с вращающимся магнитным полем и ферромагнитными элементами в виде игл, отстаивание обработанной водной среды и отделение шлама.

Изобретение относится к многостадийным способам очистки и обеззараживания сточных вод прачечных и подготовки их к оборотному водоснабжению прачечных. На первой ступени механической очистки выполняют вибрационную фильтрацию сточных вод для отделения из нее волокон белья и крупных фракций загрязнений, затем подвергают воду фильтрации на керамическом фильтре и обеззараживанию с помощью ультрафиолетового излучения.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения. Агрегат для ухода за посевами пропашных и бахчевых культур включает трактор, штангу с распылителями, резервуар рабочей жидкости, насос, генератор постоянного тока и установку для электроактивации воды.

Изобретение предназначено для обеспечения необходимого содержания ионов кальция, магния и фтора в питьевой воде. Минерализующий картридж состоит из последовательно соединенных узла ввода воды, узла минерализации, выполненного в виде полого цилиндра, на основаниях которого установлены водопроницаемые пористые перегородки, и содержащего между указанными перегородками по ходу течения жидкости первую ступень минерализации, содержащую кальциевый композит в форме цилиндра со сквозным отверстием на оси вращения, водопроницаемую пористую перегородку, вторую ступень минерализации, содержащую смесь инертной засыпки и состава, насыщающего воду ионами магния и фтора, и узла вывода воды.

Изобретение может быть использовано в водоснабжении пищевой промышленности для получения высококачественной питьевой воды. Способ включает введение в дистиллированную воду минеральной добавки и перемешивание, при этом в качестве минеральной добавки используют концентрат из морской воды в количестве от 0,5 до 1,0 мг/л.

Изобретение относится к способу пиролиза углеводородного сырья в присутствии водяного пара. Способ включает физико-химическую обработку воды для приготовления пара и характеризуется тем, что обработку воды ведут в катодной камере электролизера с керамической ультрафильтрационной диафрагмой до достижения значения окислительно-восстановительного потенциала обработанной воды минус 50 - минус 600 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения.
Изобретение относится к устройствам для комплексной очистки жидкостей от механических нерастворимых примесей, преимущественно песка, нефтепродуктов, тяжелых металлов и болезнетворных микробов в непрерывном цикле с большой производительностью, и может быть использовано при очистке скважинных вод, смесей нефть-вода, сточных вод, жидких промышленных и канализационных стоков до параметров чистой питьевой воды.

Изобретение относится к устройствам для доочистки воды. Водоочиститель для получения талой питьевой воды включает зону подачи воды, зону замораживания с морозильной камерой 1, зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с отделяющим лед элементом и раздельные патрубки 2 для вывода талой питьевой воды.

Изобретение относится к очистке воды. Установка для ультрафиолетовой очистки воды в открытом канале включает по меньшей мере один модуль (1), содержащий удлиненные ультрафиолетовых лампы (2) в кронштейне, основание (8), имеющее по меньшей мере одну направляющую, жестко соединенную с основанием (8), и по меньшей мере один направляющий рельс (7), соединенный с кронштейном.

Изобретение относится к области обработки воды и водных растворов и может быть использовано в растениеводстве, пищевой промышленности. Способ получения водных растворов с отрицательным окислительно-восстановительным потенциалом включает насыщение помещенных в емкость исходных водных растворов водородом, подаваемым от источника водорода.
Изобретение относится к области биотехнологии. Предложен штамм бактерий Pseudomonas yamanorum ВКМ В-3033D, предназначенный для активизации биодеструкции нефти и нефтепродуктов в воде, а также в масляных грунтах на участках железной дороги.

Изобретения могут быть использованы в химической технологии для переработки солесодержащих сточных вод производства 2-этилгексанола и 2-этилгексановой кислоты. Способ включает обработку исходной смеси серной кислотой и отделение жирных кислот.

Изобретение может быть использовано для очистки воды хозяйственно-питьевого назначения, очистки промышленных сточных вод, для сгущения осадков. Способ получения алюминийсодержащего коагулянта включает взаимодействие гидроксида алюминия с серной кислотой, выдержку реакционной массы при температуре 120-125°С и кристаллизацию на охлажденной движущейся поверхности. Взаимодействие гидроксида алюминия с серной кислотой ведут в присутствии нефелинового концентрата при соотношениях гидроксида алюминия к нефелиновому концентрату в диапазонах массовых частей 2:1-3:1, соответственно. При этом получают полиоксисульфат алюминия. Коагулянт, обеспечивающий возможность водообработки преимущественно в холодное время года, представляет собой полиоксисульфат алюминия с содержанием основного вещества в пересчете на Al2O3 14-18 мас.%, активного комплекса поликремниевой кислоты в количестве до 10 мас.%. Изобретение позволяет повысить эффективность коагулянта. 2 н.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.
Наверх