RU2033976C1

RU2033976C1 - Method for purification of natural water

Info

Publication number: RU2033976C1
Application number: RU9393011918A
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Клецов; Игорь Иванович Теленков
Original assignee: Александр Сергеевич Клецов; Игорь Иванович Теленков
Priority date: 1993-03-09
Filing date: 1993-03-09
Publication date: 1995-04-30

Abstract

FIELD: natural water purification. SUBSTANCE: method for purification of natural water includes mechanical treatment, full-spectrum pulse UV-radiation, desalination by back osmosis, treatment with carbon fibrous sorbent and repeated UV-radiation. Control of water quality is made after each purification stage. Number of purification stages in the given process may be varied depending on quality of initial water. EFFECT: higher efficiency. 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии водоподготовки и водоочистки и может быть использовано для очистки природных вод до питьевых стандартов. The invention relates to a technology for water treatment and water purification and can be used to purify natural waters to drinking standards.

Известные способы обработки промышленных и городских сточных вод, а также природных вод включают в себя следующие основные стадии: предварительная механическая обработка на решетках, песколовках и т.п. химическое осветление с использованием неорганических коагулянтов (соли Fe, Al, известь) и полиэлектролитов-флокулянтов; фильтрование через слои песка, гравия или антрацита; адсорбционная обработка на фильтрах с АУ; ионный обмен; хлорирование или озонирование (1). Known methods for the treatment of industrial and urban wastewater, as well as natural waters, include the following main stages: preliminary mechanical treatment on gratings, sand traps, etc. chemical clarification using inorganic coagulants (salts of Fe, Al, lime) and polyelectrolytes-flocculants; filtering through layers of sand, gravel or anthracite; adsorption treatment on filters with AC; ion exchange; chlorination or ozonation (1).

Недостатком этих методов является обязательное использование реагентов-коагулянтов, флокулянтов, озона и хлора, что ведет к вторичному загрязнению воды токсичными продуктами химических реакций. Также к недостаткам можно отнести большие массогабариты установок, построенных на вышеперечисленных процессах, в расчете на единицу пропускной способности (производительности) оборудования и недостаточную степень очистки от высокомолекулярных органических соединений (токсинов, пестицидов, гербицидов, фенолов, галогенорганических соединений, ПАВ, детергентов, нефтепродуктов и др. ), попадающих в природную воду в результате техногенной деятельности человека. The disadvantage of these methods is the obligatory use of coagulant reagents, flocculants, ozone and chlorine, which leads to secondary pollution of water with toxic products of chemical reactions. The disadvantages include the large mass dimensions of plants built on the above processes, per unit capacity (productivity) of the equipment and insufficient degree of purification from high molecular weight organic compounds (toxins, pesticides, herbicides, phenols, organohalogen compounds, surfactants, detergents, oil products and etc.) that fall into natural water as a result of human activities.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки природных вод, согласно которому вода из природного источника проходит через ионообменник, обеспечивающий удаление катионов, которые определяют жесткость воды, через фильтр для удаления хлора, через второй фильтр для удаления взвешенных частиц и через ультрафильтр. Затем воду подвергают обратному осмосу и добавляют в нее хлор в количестве, достаточном для обеззараживания. При этом остаточный хлор удаляют путем пропускания воды через угольную загрузку, состоящую из стерильных угольных частиц (2). Этот способ обеспечивает высокую степень очистки воды от естественных и бактериальных загрязнений, солей металлов и пр. при высокой производительности и небольших массогабаритах, однако имеет ряд недостатков, например, не обеспечивает снижения до ПДК содержания сильнодействующих ядохимикатов, токсинов, нефтепродуктов, последние при использовании в техпроцессе очистки воды хлорирования образуют высокотоксичные хлорорганические соединения. The closest in technical essence and the achieved result is a method of purification of natural water, according to which water from a natural source passes through an ion exchanger, which removes cations that determine the hardness of water, through a filter to remove chlorine, through a second filter to remove suspended particles and through an ultrafilter. Then the water is subjected to reverse osmosis and chlorine is added to it in an amount sufficient for disinfection. In this case, the residual chlorine is removed by passing water through a coal charge consisting of sterile coal particles (2). This method provides a high degree of purification of water from natural and bacterial contaminants, metal salts, etc. with high performance and small weight, however, it has a number of disadvantages, for example, it does not reduce the concentration of potent toxic chemicals, toxins, oil products to MPC, the latter when used in the process water purification chlorination form highly toxic organochlorine compounds.

Этих недостатков лишен предлагаемый способ безреагентной очистки природных вод, включающий механическую очистку, проводимую в две стадии для удаления крупных загрязнений и коллоидных взвесей, УФ-облучение с использованием импульсных источников сплошного спектра, применяемое для фотодеструкции вредных примесей органического происхождения и уничтожения бактерий, обратно-осмотическое опреснение, очистку на углеволокнистом сорбенте и повторное импульсное УФ-облучение. При этом после операций обратного осмоса, сорбционной очистки и повторного импульсного УФ-облучения предусмотрен контроль качества очищаемой воды, от результатов которого зависит наличие двух последних стадий очистки (сорбционной и/или УФ-облучения) или же, при определенном качестве исходной воды, наличие первой стадии (грубой) механической очистки и опреснения. The proposed method of non-reagent purification of natural waters, including mechanical purification carried out in two stages to remove large contaminants and colloidal suspensions, UV irradiation using pulsed continuous-spectrum sources, used for photodegradation of harmful organic impurities and destruction of bacteria, is reverse-osmotic, is devoid of these disadvantages desalination, cleaning on a carbon fiber sorbent and repeated pulsed UV irradiation. In this case, after reverse osmosis, sorption treatment and repeated pulsed UV irradiation, quality control of the treated water is provided, the results of which depend on the presence of the last two stages of purification (sorption and / or UV irradiation) or, if the quality of the source water is determined, the presence of the first stages of (rough) mechanical cleaning and desalination.

Технический результат заключается в том, что полностью исключается использование реагентов и, следовательно, отсутствует вторичное загрязнение воды и образование больших объемов трудноутилизируемых осадков; позволяет получать воду, полностью готовую к употреблению и безвредную для здоровья человека, практически из любого природного источника; дает возможность эффективно очищать воду в больших объемах в единицу времени при сравнительно малых энергозатратах. Устройства водоочистки, основанные на данном методе, могут быть использованы для аварийного водоснабжения населения в зонах природных и техногенных катастроф и выполняться полностью автономными на базе автомобильных шасси или в контейнерном варианте с энергопитанием от автомобильного генератора или дизельной электростанции. The technical result consists in the fact that the use of reagents is completely eliminated and, therefore, there is no secondary pollution of water and the formation of large volumes of difficult to recycle sediments; allows you to get water, completely ready for use and harmless to human health, from almost any natural source; makes it possible to effectively purify water in large volumes per unit time at relatively low energy costs. Water purification devices based on this method can be used for emergency water supply of the population in areas of natural and technological disasters and can be performed completely autonomously on the basis of automobile chassis or in a container version with power supply from a car generator or diesel power station.

На фиг.1 представлена схема осуществления предложенного способа; на фиг. 2 установка, реализующая предлагаемый способ. Figure 1 presents a diagram of the implementation of the proposed method; in FIG. 2 installation that implements the proposed method.

Природная вода из источника с помощью насоса подачи последовательно направляется в блок 1 механической очистки 1-ой ступени для удаления наиболее крупных и тяжелых взвесей, далее в блок 2 механической очистки 2-ой ступени, с целью удаления основной массы коллоидных загрязнений, в блок 3 фотохимической очистки, где с помощью импульсного УФ-облучения происходит разложение содержащихся в воде растворенных органических соединений на нетоксичные осколки и уничтожение бактерий, вирусов и прочей патогенной микрофлоры, затем в блок 4 опреснения для устранения излишней минерализации, в блок 5 сорбционной очистки для дальнейшего снижения концентрации токсичных соединений и улучшения органолептических свойств воды за счет ее обработки углеволокнистым сорбентом с высокоразвитой поверхностью микро- и мезопор и высокой сорбционной емкостью и далее в блок 6 бактерицидной обработки (стерилизации) для окончательной стерилизации воды и обеспечения полной бактериальной безопасности очищенной воды. Блок 7 контроля качества и сертификации воды позволяет непрерывно следить за работой блоков фотохимической очистки 3, опреснения 4, сорбции 5 и повторной УФ-обработки 6. Natural water from the source using the feed pump is sequentially directed to the 1st stage mechanical cleaning unit 1 to remove the largest and heaviest suspensions, then to the 2nd stage mechanical cleaning unit 2, in order to remove the bulk of colloidal contaminants, to the photochemical unit 3 purification, where with the help of pulsed UV irradiation, the dissolved organic compounds contained in water decompose into non-toxic fragments and destroy bacteria, viruses and other pathogenic microflora, then into desalination unit 4 To eliminate excessive mineralization, in block 5 of sorption purification to further reduce the concentration of toxic compounds and improve the organoleptic properties of water by treating it with a carbon fiber sorbent with a highly developed surface of micro- and mesopores and a high sorption capacity and then to block 6 of bactericidal treatment (sterilization) for final sterilization of water and ensuring complete bacterial safety of treated water. Block 7 quality control and certification of water allows you to continuously monitor the work of blocks of photochemical treatment 3, desalination 4, sorption 5 and re-UV treatment 6.

В зависимости от качества воды в природном источнике и целей очистки в состав водоочистных установок могут входить все семь блоков или только некоторые из них, однако последовательность операций должна быть соблюдена обязательно. Depending on the quality of water in a natural source and purification goals, all seven units or only some of them may be included in the water treatment plants, however, the sequence of operations must be followed.

Именно определенная последовательность стадий очистки и их взаимосвязь позволяют достичь высокой степени очистки воды от вредных примесей и патогенной микрофлоры, а также сохранить в очищенной воде все необходимые микроэлементы, соли и пр. определяющие ее органолептические показатели, т.е. получить воду, полностью готовую к употреблению и безвредную для здоровья человека. It is a certain sequence of purification stages and their interconnection that allows achieving a high degree of purification of water from harmful impurities and pathogenic microflora, as well as preserving all necessary microelements, salts, etc., which determine its organoleptic characteristics, in purified water, i.e. to get water that is completely ready for use and harmless to human health.

П р и м е р. Природную воду из сильнозагрязненного поверхностного источника, имеющую следующие качественные показатели: общая минерализация до 20 г/л; мутность до 200 мг/л; цветность 50^о; запах до 5 баллов; рН 6-8,5; нефтепродукты (по гексану) до 1000 ПДК; пестициды, СДЯВ до 1000 ПДК; общая бактериальная зараженность до 10⁶ мкт/л; ртуть до 10 ПДК; свинец до 200 ПДК, обрабатывают с помощью установки, представленной на фиг.2 и состоящей из всех семи блоков обработки.PRI me R. Natural water from a heavily contaminated surface source, having the following quality indicators: total salinity up to 20 g / l; turbidity up to 200 mg / l; chromaticity of 50 ^about ; smell up to 5 points; pH 6-8.5; petroleum products (hexane) up to 1000 maximum concentration limits; pesticides, SDYAV to 1000 maximum concentration limits; total bacterial infection up to 10 ⁶ mct / l; mercury up to 10 MPC; lead up to 200 MAC, is processed using the installation shown in figure 2 and consisting of all seven processing units.

Воду из источника подают насосом 8 в электроразрядное устройство или мультициклон 9, которые представляют собой 1-ю ступень механической очистки, где отделяют наиболее крупные и тяжелые взвеси. Собранную в резервуаре 10 предварительно очищенную воду насосом 11 подают на ультрафильтры 12, которые в данном случае представляют вторую ступень механической очистки и обеспечивают удаление из воды коллоидных соединений. Осветленную воду направляют в фотохимический реактор 13, где воду подвергают УФ-облучению с помощью одного или нескольких импульсных источников сплошного спектра. УФ-обработка обеспечивает минерализацию растворенных в воде органических веществ и уничтожение всех форм патогенной микрофлоры. После фотохимической очистки воду собирают в резервуаре 14 и с помощью насоса 15 высокого давления подают в обратноосмотический модуль 16 для ее опреснения. Опресненную воду собирают в резервуаре 17 и с помощью насоса 18 подают на блок 19 сорбционной очистки, где используют углеволокнистые сорбенты, и далее повторно подвергают импульсному УФ-облучению с помощью источников излучения, аналогичных используемым в реакторе 13, но работающих в менее энергонапряженном режиме. Две последние операции обеспечивают гостированные органолептические, токсикологические и бактериальные свойства питьевой воды. Water from the source is pumped 8 to an electric-discharge device or multicyclone 9, which is the first stage of mechanical cleaning, where the largest and heaviest suspensions are separated. The pre-purified water collected in the tank 10 is pumped by the pump 11 to ultrafilters 12, which in this case represent the second stage of mechanical cleaning and ensure the removal of colloidal compounds from the water. The clarified water is sent to a photochemical reactor 13, where the water is subjected to UV radiation using one or more pulsed sources of a continuous spectrum. UV treatment provides the mineralization of organic substances dissolved in water and the destruction of all forms of pathogenic microflora. After photochemical purification, water is collected in the tank 14 and is fed to the reverse osmosis module 16 by means of a high-pressure pump 15 for desalination. Desalinated water is collected in the tank 17 and fed to the sorption purification unit 19 using carbon pump 18, where carbon fiber sorbents are used, and then re-subjected to pulsed UV irradiation using radiation sources similar to those used in the reactor 13, but operating in a less energetic mode. The last two operations provide guest organoleptic, toxicological and bacterial properties of drinking water.

Путем отбора проб после блоков (6,9, 12) и 13 и их полного анализа с помощью спектрофотометра 21 устанавливают эффективность работы каждой стадии очистки и производят сертификацию качества очищенной воды. Результаты очистки воды предложенным способом представлены в таблице. Как видно из представленных данных, для эффективной очистки в данном случае необходимо наличие всех семи блоков обработки, однако в зависимости от состава исходной воды некоторые блоки могут отсутствовать. Так, например, для пресной воды не требуется блока 4, а для воды с мутностью менее 50 мг/л не требуется блока 1 для получения воды по ГОСТ 2874-82. By sampling after blocks (6.9, 12) and 13 and their complete analysis using spectrophotometer 21, the efficiency of each stage of treatment is established and the quality of purified water is certified. The results of water purification by the proposed method are presented in the table. As can be seen from the data presented, for this to be effective, all seven processing units are required, however, depending on the composition of the source water, some units may be absent. For example, for fresh water, block 4 is not required, and for water with a turbidity of less than 50 mg / l, block 1 is not required to produce water according to GOST 2874-82.

Claims

METHOD FOR CLEANING NATURAL WATERS, including mechanical treatment, desalination and passing water through a carbon-containing sorbent, characterized in that the mechanical treatment is carried out in two stages, after which they are subjected to pulsed UV irradiation of a continuous spectrum, they are desalinated by reverse osmosis, passed through a carbon fiber sorbent and repeatedly subjected to pulsed UV irradiation of a continuous spectrum, and after each of the operations following mechanical processing, quality control of purified water is carried out.