RU2074120C1

RU2074120C1 - Method of sorbtionally cleaning drinking water

Info

Publication number: RU2074120C1
Application number: RU94028733A
Authority: RU
Inventors: О.А. Рысьев
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью "Фильтры М.М."
Priority date: 1994-07-26
Filing date: 1994-07-26
Publication date: 1997-02-27
Also published as: RU94028733A

Abstract

FIELD: water purification. SUBSTANCE: water is successively filtered through crushed natural minerals. The first mineral is zeolite with 10-25% of shungite admixture, the second one is shungite. Water intake is 1.2-1.5 l/min, volume proportion of sorbent to hourly water intake is 1:(36-45), weight ratio of sorbents being 1:1. EFFECT: enhanced efficiency of cleaning.

Description

Изобретение относится к очистке питьевой воды природными сорбентами. The invention relates to the purification of drinking water with natural sorbents.

Известно использование цеолита для доочистки воды (Береза А.И. и др. Использование природных цеолитов для улучшения качества вод. Современные проблемы природопользования. Сб. научн. трудов АН СССР, ДНЦ, Хабар. комплекс. НИИ, Владивосток, 1987, с. 81-84). It is known to use zeolite for water purification (Birch A.I. et al. Use of natural zeolites to improve water quality. Current problems of nature management. Collection of scientific works of the Academy of Sciences of the USSR, DSC, Khabar complex. Research Institute, Vladivostok, 1987, p. 81 -84).

Недостатком этого способа доочистки воды является то, что цеолит накапливает микроорганизмы из воды, но не уничтожает их. При длительном нахождении цеолита во влажном состоянии он накапливает микроорганизмы, затем начинается размножение адсорбированных микробов в создаваемой цеолитом щелочной среде, что может привести к незапланированным "залповым" выбросам микроорганизмов (в том числе патогенных) в поток очищенной воды. The disadvantage of this method of water purification is that the zeolite accumulates microorganisms from the water, but does not destroy them. When the zeolite is wet for a long time, it accumulates microorganisms, then the reproduction of adsorbed microbes begins in the alkaline medium created by the zeolite, which can lead to unplanned volley releases of microorganisms (including pathogens) into the stream of purified water.

Известно использование цеолита для доочистки питьевой воды (Шабурова Г. В. и др. Обеззараживание воды с помощью природных цеолитов. Совершенствование технологических процессов производства новых видов пищевых продуктов и добавок. Использование вторичного сырья пищевых ресурсов. Всесоюзная научно-техническая конференция, Киев, 1991, ч. 2, с. 49). При этом отмечено снижение общего микробного числа исследуемой воды на 50 в сравнении с исходной. Обеззараживание воды с помощью природных цеолитов позволяет повысить стойкость к помутнениям биологической природы напитков, приготовленных на этой воде. It is known to use zeolite for the purification of drinking water (G. Shaburova et al. Water disinfection using natural zeolites. Improvement of technological processes for the production of new types of food products and additives. Use of secondary raw materials for food. All-Union Scientific and Technical Conference, Kiev, 1991, part 2, p. 49). At the same time, a decrease in the total microbial number of the studied water by 50 in comparison with the initial one was noted. Disinfection of water using natural zeolites can increase the resistance to turbidity of the biological nature of drinks prepared with this water.

Однако этот способ также не позволяет исключить возможность размножения адсорбированных микробов во влажном цеолите. However, this method also does not allow to exclude the possibility of multiplication of adsorbed microbes in wet zeolite.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что в известном способе сорбционной очистки питьевой воды, включающем фильтрование через дробленый цеолит, новым является то, что дополнительно в качестве второго сорбента используют дробленый шунгит с содержанием углерода не менее 30 воду последовательно пропускают сначала через первый сорбент смесь цеолита и шунгита при содержании последнего 10-25 мас. а затем через второй сорбент - шунгит, причем фильтрование ведут при расходе воды 1,2-1,5 л/мин, отношении объемов сорбентов к часовому объему воды 1:36-45 и при равном массовом соотношении сорбентов. The essence of the invention lies in the fact that in the known method of sorption purification of drinking water, including filtering through crushed zeolite, it is new that, in addition, crushed schungite with a carbon content of at least 30 is used as a second sorbent, first the zeolite mixture is passed through the first sorbent first and shungite with a content of the last 10-25 wt. and then through the second sorbent - shungite, and filtering is carried out at a water flow rate of 1.2-1.5 l / min, the ratio of the volume of sorbents to the hourly volume of water 1: 36-45 and with an equal mass ratio of sorbents.

Задача изобретения создание высококачественного способа сорбционной очистки питьевой воды. The objective of the invention is the creation of a high-quality method of sorption purification of drinking water.

Технический результат, достигаемый при этом, состоит в том, что наличие шунгита в шихте цеолита приводит к уменьшению щелочности воды (особенно в состоянии остановки потока) и сдвигу рН в нейтрально-кислотную область (рН 7-5,5). В этих условиях рост патогенной микрофлоры прекращается. The technical result achieved in this case is that the presence of shungite in the zeolite mixture leads to a decrease in the alkalinity of water (especially when the flow is stopped) and a shift in pH to the neutral acid region (pH 7-5.5). Under these conditions, the growth of pathogenic microflora stops.

Шунгит имеет сложный минеральный состав, включающий кварц, алюмосиликаты, углерод, и может использоваться как комплексный сорбент, обладающий одновременно свойствами углей и силикатов. Наиболее перспективными являются стратифицированные породы группы III А с содержанием углерода около 30 По сравнению с другими шунгитами они обладают наиболее приемлемыми параметрами геометрической структуры: удельной поверхностью 6-20 м²/г и более, суммарным объемом пор до 0,05-0,15 см³/см³> при эффективных радиусах 30-100

.Shungite has a complex mineral composition, including quartz, aluminosilicates, carbon, and can be used as a complex sorbent, which simultaneously possesses the properties of coal and silicates. The most promising are stratified rocks of group III A with a carbon content of about 30. Compared with other schungites, they have the most acceptable geometric structure parameters: specific surface area of 6-20 m ² / g or more, with a total pore volume of up to 0.05-0.15 cm ³ / cm ³ > with effective radii of 30-100

.

В предлагаемом способе удаление уже имеющихся в исходной воде микроорганизмов происходит как за счет сорбции на цеолите, так и за счет сорбции на шунгите. Наличие на выходе слоя шунгита, интенсивно сорбирующего микроорганизмы и имеющего кислую среду на поверхности минерала, приводит к полному изъятию микроорганизмов из воды, в том числе и тех, которые могут быть выброшены с предшествующего слоя цеолита, например Золотистый стафилококк, грибы семейства Кандида, кишечная палочка. In the proposed method, the removal of microorganisms already present in the source water occurs both due to sorption on zeolite, and due to sorption on shungite. The presence at the outlet of a layer of shungite, which intensively sorb microorganisms and has an acidic medium on the surface of the mineral, leads to the complete removal of microorganisms from the water, including those that can be ejected from the previous zeolite layer, for example Staphylococcus aureus, Candida family fungi, Escherichia coli .

Способ сорбционной очистки питьевой воды осуществляют следующим образом. The method of sorption purification of drinking water is as follows.

Очищаемую воду последовательно пропускают через дробленые природные минералы. Размер частиц используемых сорбентов составляет 2-5 мм. В качестве первого сорбента используют смесь цеолита и шунгита группы III А, с содержанием последнего в пределах 10-25 мас. в качестве второго сорбента - только шунгит. The purified water is sequentially passed through crushed natural minerals. The particle size of the used sorbents is 2-5 mm. As the first sorbent, a mixture of zeolite and shungite of group III A is used, with a content of the latter in the range of 10-25 wt. as a second sorbent, only shungite.

Расход воды устанавливают 1,2-1,5 л/мин при отношении объемов сорбентов к часовому объему воды 1:36-45 и равном массовом соотношении сорбентов. Water consumption is set to 1.2-1.5 l / min with the ratio of the volume of sorbents to the hourly volume of water 1: 36-45 and an equal mass ratio of sorbents.

Соотношение шунгита и цеолита в первом сорбенте выбрано из следующих соображений. The ratio of schungite and zeolite in the first sorbent is selected from the following considerations.

При отсутствии частиц шунгита в слое цеолита (особенно при перерыве в работе или остановке потока воды) по истечении некоторого времени, в слое происходит защелачивание среды и, как следствие этого, рост микрофлоры, осевшей на сорбенте из воды. Так, уже через несколько суток кишечная палочка (E.Coli) размножается настолько, что вода, прошедшая потом через такой слой, имеет бактериолоческие показатели значительно хуже нормативов для питьевой воды (Коли-индекс-КОЕ составляет десятки и сотни единиц, вместо значения 3 по ГОСТу 2874-82). In the absence of schungite particles in the zeolite layer (especially during a break in work or stopping the flow of water) after some time, the medium alkalizes in the layer and, as a result, the microflora deposited on the sorbent from the water grows. So, after just a few days, E. coli (E. coli) multiplies so much that the water that later passed through such a layer has bacteriological indicators much worse than the standards for drinking water (if the index-CFU is tens or hundreds of units, instead of 3 GOST 2874-82).

При добавлении 10 и более шунгита в слой цеолита кривая роста кишечной палочки очень пологая во времени (по сравнению с кривой роста для слоя без шунгита) и максимальное значение КОЕ при насыщении не превышает 3. При содержании шунгита в слое менее 10 кривая роста кишечной палочки более крутая во времени и в максимальном значении при насыщении КОН превышает 3, что недопустимо по ГОСТу. Таким образом, нижний предел содержания шунгита в слое цеолита не может быть меньше 10 мас. When 10 or more shungite is added to the zeolite layer, the growth curve of Escherichia coli is very gentle in time (compared to the growth curve for a layer without shungite) and the maximum value of CFU at saturation does not exceed 3. When the content of shungite in the layer is less than 10, the growth curve of Escherichia coli is more than steep in time and in the maximum value at saturation KOH exceeds 3, which is unacceptable according to GOST. Thus, the lower limit of the content of schungite in the zeolite layer cannot be less than 10 wt.

Верхний предел содержания шунгита в слое цеолита (25) установлен исходя из достаточной сорбционной емкости слоя. Основная нагрузка на цеолит в большинстве случаев очистки питьевой воды приходится на поглощение растворенного в воде железа. Остальные ионы тяжелых металлов и других вредных примесей находятся, как правило, в питьевой воде в значительно меньших концентрациях, поэтому экспериментально верхний предел концентрации шунгита в слое цеолита был установлен для водопроводной питьевой воды с повышенным содержанием железа. Для обеспечения работы фильтрующей загрузки слоя цеолита с шунгитом в указанном в предлагаемом способе интервале расходных характеристик с характеристиками очищенной воды на выходе в пределах ГОСТ 2874-82 максимальная концентрация шунгита в слое цеолита (I сорбент) должна быть не более 25 При более высокой концентрации шунгита динамической емкости слоя цеолита недостаточно для обеспечения характеристик профильтрованной воды в пределах ГОСТ 2874-82. The upper limit of the schungite content in the zeolite layer (25) is set based on the sufficient sorption capacity of the layer. The main burden on zeolite in most cases, drinking water purification falls on the absorption of iron dissolved in water. The remaining ions of heavy metals and other harmful impurities are, as a rule, in drinking water in much lower concentrations, therefore, experimentally, the upper limit of the concentration of shungite in the zeolite layer was set for tap drinking water with a high iron content. To ensure the filter load of the zeolite layer with schungite in the range of flow characteristics specified in the proposed method with the characteristics of purified water at the outlet within GOST 2874-82, the maximum concentration of schungite in the zeolite layer (I sorbent) should be no more than 25. At a higher concentration of schungite, the dynamic the capacity of the zeolite layer is not enough to ensure the characteristics of filtered water within GOST 2874-82.

Оптимизация расходных характеристик работы фильтра (расход воды 1,2-1,5 л/мин), отношение объемов сорбентов к часовому воды 1:36-45, равное массовое соотношение сорбентов) была проведена исходя из обязательности соблюдения требований ГОСТ 2874-82 для профильтрованной воды. Optimization of the flow characteristics of the filter (water flow rate 1.2-1.5 l / min), the ratio of the volume of sorbents to hourly water 1: 36-45, the equal mass ratio of sorbents) was carried out based on the mandatory compliance with the requirements of GOST 2874-82 for filtered water.

Данные эффективности очистки питьевой воды предлагаемым способом от ионов металлов приведены в таблице. Data on the effectiveness of drinking water purification by the proposed method from metal ions are given in the table.

Устройство для осуществления заявляемого способа представляет собой, например, переносной фильтр, состоящий из двух спаренных корпусов цилиндрической формы и соединительных шлангов. Первый корпус заполнен смесью цеолита с шунгитом, а второй шунгитом. Перед работой фильтра один из шлангов надевают на водопроводный кран, через второй шланг очищенная вода поступает потребителю. A device for implementing the inventive method is, for example, a portable filter consisting of two paired cylindrical bodies and connecting hoses. The first building is filled with a mixture of zeolite with shungite, and the second shungite. Before the filter works, one of the hoses is put on a water tap, through the second hose the purified water flows to the consumer.

Санитарно-бактериологические исследования фильтра, реализующего предлагаемый способ, подтвердили наличие у него антимикробной активности. Фильтры, прошедшие испытания при пропускании воды, загрязненной кишечной палочкой в концентрации до 10³ КОЕ в литре, обеспечили ее очистку до требований ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая" (коли-индекс 3).Sanitary and bacteriological studies of the filter that implements the proposed method, confirmed the presence of antimicrobial activity. Filters that passed tests when passing water contaminated with Escherichia coli at a concentration of up to 10 ³ CFU per liter ensured its purification to the requirements of GOST 2874-82 "Drinking water" (if index 3).

Результаты химического и санитарно-бактериологического исследований предлагаемого способа подтверждают, что предлагаемый способ позволяет значительно повысить степень очистки воды от микроорганизмов. The results of chemical and sanitary-bacteriological studies of the proposed method confirm that the proposed method can significantly increase the degree of water purification from microorganisms.

Claims

A method of sorption purification of drinking water, including filtering through crushed zeolite, characterized in that in addition as a second sorbent crushed schungite with a carbon content of at least 30% is used, water is first sequentially passed through the first sorbent a mixture of zeolite and schungite with a content of the last 10 25 wt. and then through the second sorbent schungite, and filtering is carried out at a water flow rate of 1.2 1.5 l / min, the ratio of the volume of sorbents to the hourly volume of water 1 36 45 and with an equal mass ratio of sorbents.