RU2060974C1

RU2060974C1 - Drinking water treatment method

Info

Publication number: RU2060974C1
Application number: RU94000633A
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Трофимов; Т.Э. Воробьева; Л.А. Сапожкова; Л.С. Мельниченко; И.В. Березина; Р.А. Дьяченко
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью "Эптон"
Priority date: 1994-01-10
Filing date: 1994-01-10
Publication date: 1996-05-27

Abstract

FIELD: drinking water purification. SUBSTANCE: drinking water treatment method provides for water preliminary purification by preliminary filter based on quartz fibers with following ultrafiltration by membranes applied on carbon-plastic casing. In the case ratio of pores of membrane material and preliminary filter is 1 : (160 - 3000). Before preliminary purification initial water is treated with calcium-bearing agent in amount of 650 - 1300 mg/l with pH kept as 6.5 - 8.0. EFFECT: improved drinking water purification. 2 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к технологии обработки питьевой воды ультрафильтрацией от ионов тяжелых металлов, F^--ионов, органических соединений, а также микроорганизмов, и может быть использовано как для обработки воды из артезианских скважин с целью дальнейшего использования в качестве бутылированной питьевой воды, так и для обработки водопроводной воды из сети.The invention relates to a technology for treating drinking water with ultrafiltration from heavy metal ions, F ^- ions, organic compounds, as well as microorganisms, and can be used both for treating water from artesian wells for further use as bottled drinking water, and for processing tap water from the network.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки питьевой воды, включающий ультрафильтрацию на мембранных фильтрах с предварительной очисткой на порошкообразном активированном угле. Closest to the proposed technical essence and the achieved result is a method of purification of drinking water, including ultrafiltration on membrane filters with pre-treatment on powdered activated carbon.

Недостатком известного способа является невысокая эффективность очистки воды от ионов тяжелых металлов, а также непродолжительные сроки хранения воды. The disadvantage of this method is the low efficiency of water purification from heavy metal ions, as well as the short shelf life of water.

Цель изобретения повышение эффективности очистки питьевой воды за счет снижения концентрации ионов тяжелых металлов и увеличения сроков хранения воды путем ее обеззараживания. The purpose of the invention is to increase the efficiency of drinking water purification by reducing the concentration of heavy metal ions and increasing the shelf life of water by disinfecting it.

Цель достигается тем, что в известном способе обработки питьевой воды, включающем ультрафильтрацию на мембранных фильтрах с предварительной очисткой, предварительную очистку проводят предфильтром на основе супертонких кварцевых волокон, а ультрафильтрацию осуществляют на мембранах в углепластиковом каркасе, причем, отношение пор материала мембраны и предфильтра составляет 1:(160-3000). The goal is achieved in that in the known method of treating drinking water, which includes ultrafiltration on membrane filters with pre-treatment, pre-treatment is carried out with a prefilter based on superthin quartz fibers, and ultrafiltration is carried out on membranes in a carbon fiber frame, and the pore ratio of the membrane material and the prefilter is 1 : (160-3000).

Кроме того, цель изобретения получение воды с исключительно хорошими вкусовыми качествами за счет оптимальных концентраций ионов Mg²⁺, Fe³⁺, Ca²⁺, F^-.In addition, the aim of the invention is the production of water with exceptionally good taste due to optimal concentrations of ions of Mg ²⁺ , Fe ³⁺ , Ca ²⁺ , F ^- .

Это достигается тем, что питьевую воду дополнительно обрабатывают Са-содержащим агентом в количестве 650-1300 мг/л, поддерживая рН 6,5-8,0. This is achieved by the fact that drinking water is additionally treated with a Ca-containing agent in an amount of 650-1300 mg / l, maintaining a pH of 6.5-8.0.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

П р и м е р 1. Артезианскую воду из скважины, характеризующуюся следующими показателями: рН 7,25; F^- 2,28 мг/л; Са²⁺ 60,9 мг/л; Fe³⁺ 0,53 мг/л; Mg²⁺47,0 мг/л; Cu²⁺ 0,72 мг/л; Zn²⁺ 0,04 мг/л; Рb²⁺ 0,034 мг/л предварительно очищают, пропуская через предфильтр, представляющий собой макропористую матрицу на основе супертонких кварцевых волокон СКВ (ТУ-6-11-15-191-81) с диаметром волокон 0,8 мкм. Для скрепления волокон в жесткий каркас используют пропитку спиртовым раствором кремнийорганической смолы (ТУ-6-02-1339-86) с последующей термообработкой полученного материала при 1250^оС. В результате достигают того, что получают фильтровальный материал из спаяных волокон плотностью 0,4 г/см³, пористостью 82 об. и размером пор 8,0 мкм.PRI me R 1. Artesian water from a well, characterized by the following indicators: pH 7.25; F ^- 2.28 mg / l; Ca ²⁺ 60.9 mg / l; Fe ³⁺ 0.53 mg / L; Mg ²⁺ 47.0 mg / L; Cu ²⁺ 0.72 mg / L; Zn ²⁺ 0.04 mg / L; Pb ²⁺ 0.034 mg / L is pre-purified by passing through a pre-filter, which is a macroporous matrix based on superthin quartz SCR fibers (TU-6-11-15-15-191-81) with a fiber diameter of 0.8 microns. For bonding the fibers in a rigid frame using impregnation alcoholic solution of a silicone resin (TU 6-02-1339-86) curing the resulting material at 1250 ° ^C. As a result, it is achieved that the filter material is obtained from spayanyh fiber density of 0.4 g / cm ³ , porosity 82 vol. and a pore size of 8.0 μm.

Затем вода поступает на ультрафильтрационную опытно-промышленную установку М8-УУФ-06, в которой используют пищевые трубчатые ультрафильтры с полисульфоновыми мембранами типа БТУ 0,5/2-УП-ПС с размерами пор 0,05 мкм. Then water enters the ultrafiltration pilot plant M8-UUF-06, which uses food-grade tube ultrafilters with polysulfone membranes of the type BTU 0.5 / 2-UP-PS with pore sizes of 0.05 μm.

Соотношение пор мембраны ультрафильтрата и предфильтра при этом составляет 1:160. The pore ratio of the ultrafiltrate membrane and the prefilter in this case is 1: 160.

Процесс ультрафильтрации проводят при следующих технологических режимах: давление воды на входе в ультрафильтры Р_вх. 0,32 МПа, на выходе Р_вых. 0,15 МПа. Скорость потока в ультрафильтрах составляет 2,5 м³/ч или 140 л/м²· ч.The ultrafiltration process is carried out under the following technological conditions: water pressure at the inlet to the ultrafilters R _I. 0.32 MPa, at the output P _out. 0.15 MPa. The flow rate in ultrafilters is 2.5 m ³ / h or 140 l / m ² · h.

Обработанную воду помещают в стеклянную колбу и оставляют в условиях комнатной температуры для наблюдений. Одновременно ставят исходную воду без обработки (контрольная проба). Приблизительно через месяц в контрольной пробе можно заметить ухудшение свойств воды: снижение прозрачности, ухудшение вкусовых качеств. В то же время вода, прошедшая обработку, сохраняет свои органолептические свойства в течение года (см. табл.1). The treated water is placed in a glass flask and left at room temperature for observation. At the same time put the source water without treatment (control sample). After about a month in the control sample, you can notice a deterioration in the properties of water: a decrease in transparency, a deterioration in taste. At the same time, the water that has undergone treatment retains its organoleptic properties throughout the year (see Table 1).

Увеличение срока хранения воды объясняется снижением концентрации микроорганизмов воде, прошедшей поры ультрафильтра и адсорбирующего материала углепластикового каркаса, оказывающих стерилизующий эффект. The increase in the shelf life of water is explained by a decrease in the concentration of microorganisms in the water that has passed through the pores of the ultrafilter and the absorbent material of the carbon fiber frame, which have a sterilizing effect.

П р и м е р 2. Осуществляют аналогично примеру 1, но в качестве фильтровального материала в предфильтре используют кварцевые волокна плотностью 0,3 г/см³, пористостью 86 об. и размерами пор 10 мкм. При этом размер пор полисульфоновых мембран в ультрафильтрах составляет 0,02 мкм. Таким образом, соблюдено соотношение пор мембраны и предфильтра: 1:500.PRI me R 2. Carry out analogously to example 1, but as a filter material in the prefilter use quartz fibers with a density of 0.3 g / cm ³ , porosity 86 about. and pore sizes of 10 microns. In this case, the pore size of polysulfone membranes in ultrafilters is 0.02 μm. Thus, the ratio of the pores of the membrane and prefilter is observed: 1: 500.

П р и м е р 3. Осуществляют аналогично примеру 1, но в качестве исходной воды используют питьевую воду из водопроводной сети, имеющую следующие показатели: рН 7,4; Fe⁺³ 0,68 мг/л; Са²⁺ 62,0 мг/л; Mg²⁺ 48,4 мг/л; Cu²⁺ 0,92 мг/л; Zn²⁺0,06 мг/л; Pb²⁺ 0,034 мг/л; F^- 3,0 мг/л.PRI me R 3. Carry out analogously to example 1, but as the source of water use drinking water from the water supply network, having the following indicators: pH 7.4; Fe ⁺³ 0.68 mg / L; Ca ²⁺ 62.0 mg / l; Mg ²⁺ 48.4 mg / L; Cu ²⁺ 0.92 mg / L; Zn ²⁺ 0.06 mg / L; Pb ²⁺ 0.034 mg / L; F ^- 3.0 mg / L.

В предфильтре используют волокна плотностью 0,2 г/см³, пористостью 90 об. и размерами пор 15 мкм, а мембрана имеет поры 0,005 мкм. Соотношение пор в данном примере соответствует предлагаемому и составляет 1:3000.The prefilter uses fibers with a density of 0.2 g / cm ³ , porosity of 90 vol. and pore sizes of 15 μm, and the membrane has pores of 0.005 μm. The pore ratio in this example corresponds to the proposed one and is 1: 3000.

Если соотношение пор меньше, чем 1:160, то происходит снижение эффективности очистки воды от ионов тяжелых металлов. При соотношении пор мембраны и предфильтра больше 1:3000 происходит забивание пор мембраны, вследствие чего также снижается эффективность очистки. If the pore ratio is less than 1: 160, then the efficiency of water purification from heavy metal ions decreases. When the ratio of the pores of the membrane and the prefilter is more than 1: 3000, the pores of the membrane become clogged, which also reduces the cleaning efficiency.

П р и м е р 4 (прототип). Осуществляют аналогично примеру 3, но в качестве фильтровального материала в предфильтре используют порошкообразный уголь марки ОУ. Результаты очистки питьевой воды от ионов металлов по примерам 1-4 представлены в табл.2. PRI me R 4 (prototype). Carried out analogously to example 3, but as a filter material in the prefilter used powdered charcoal brand OU. The results of the purification of drinking water from metal ions in examples 1-4 are presented in table 2.

П р и м е р 5. Осуществляют аналогично примеру 1, но питьевую воду перед подачей на предфильтр обрабатывают СаО (марки х/ч), концентрацией 650 мг/л при комнатной температуре и непрерывном механическом перемешивании раствора в течение 2 мин, затем для нейтрализации раствора до значения рН 7 пропускают в течение 10 мин углекислый газ. PRI me R 5. Carry out analogously to example 1, but drinking water before serving on the prefilter is treated with CaO (grade x / h), a concentration of 650 mg / l at room temperature and continuous mechanical stirring of the solution for 2 minutes, then to neutralize solution to a pH of 7, carbon dioxide is passed for 10 minutes.

П р и м е р 6. Осуществляют аналогично примеру 1, но для обработки воды перед подачей на предфильтр в качестве Са-содержащего агента берут СаСО₃ (предварительно прокаленный при 1100^оС) в количестве 1000 мг/л. Затем суспензию подвергают разделению фильтрованием. Фильтрат нейтрализуют 5%-ным раствором Н₂SO₄.PRI me R 6. Carry out analogously to example 1, but for the treatment of water before applying to the prefilter as Ca-containing agent take CaCO ₃ (previously calcined at 1100 ^about C) in an amount of 1000 mg / L. Then the suspension is subjected to separation by filtration. The filtrate was neutralized with a 5% solution of H ₂ SO ₄ .

П р и м е р 7. Осуществляют аналогично примеру 1, но в качестве Са-содержащего агента используют Са(ОН)₂ в количестве 1300 мг/л. Затем суспензию подвергают разделению фильтрованием. Фильтрат нейтрализуют 5%-ным раствором HCl.PRI me R 7. Carry out analogously to example 1, but as a Ca-containing agent use Ca (OH) ₂ in the amount of 1300 mg / L. Then the suspension is subjected to separation by filtration. The filtrate was neutralized with 5% HCl.

В случае применения Са-содержащего агента в количестве менее 650 мг/л оптимальной концентрацией ионов достичь не удается, что отрицательно влияет на вкусовые качества питьевой воды. При добавлении Са-содержащего агента более 1300 мг/л, также нарушается оптимальная концентрация ионов, при этом концентрация ионов F^- и Mg²⁺ становится ниже нормативных требований и ухудшаются вкусовые качества питьевой воды. Свойства питьевой воды по примерам 5-7 представлены в табл.3.In the case of using a Ca-containing agent in an amount of less than 650 mg / l, the optimum ion concentration cannot be achieved, which negatively affects the taste of drinking water. With the addition of a Ca-containing agent of more than 1300 mg / l, the optimal ion concentration is also violated, while the concentration of F ^- and Mg ^{2+ ions} becomes lower than standard requirements and the taste of drinking water deteriorates. The properties of drinking water according to examples 5-7 are presented in table 3.

Claims

1. The method of processing drinking water, including ultrafiltration on membranes with its preliminary treatment, characterized in that the preliminary treatment of drinking water is carried out using a prefilter based on silica fibers, and ultrafiltration is carried out on membranes deposited on a carbon fiber frame, and the ratio of pore sizes of the membrane and the prefilter is 1,160,000.

2. The method according to claim 1, characterized in that the drinking water is pretreated with a calcium-containing agent in an amount of 650-1,300 mg / L, maintaining a pH of 6.5 to 8.0.