RU2188165C1 - Многоступенчатый способ глубокой очистки воды - Google Patents
Многоступенчатый способ глубокой очистки воды Download PDFInfo
- Publication number
- RU2188165C1 RU2188165C1 RU2001132161/12A RU2001132161A RU2188165C1 RU 2188165 C1 RU2188165 C1 RU 2188165C1 RU 2001132161/12 A RU2001132161/12 A RU 2001132161/12A RU 2001132161 A RU2001132161 A RU 2001132161A RU 2188165 C1 RU2188165 C1 RU 2188165C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- microfiltration
- carried out
- sorption
- ions
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к многостадийным методам очистки воды до европейских питьевых стандартов при водозаборе практически из любых пресноводных источников - водопроводной сети, артезианских скважин, колодцев и открытых водоемов. Способ глубокой очистки воды состоит в том, что предварительную фильтрацию проводят на многослойной сетке из нержавеющей стали с преимущественным размером ячеек от 50-80 мкм, затем воду последовательно подают на микрофильтрацию, осуществляемую при помощи патронного микрофильтра на основе пористого полипропилена с преимущественным размером пор от 10-20 мкм, сорбцию, проводимую при помощи углеродно-волокнистого материала, и финишную микрофильтрацию, при этом в обрабатываемую воду периодически перед микрофильтрацией и сорбцией при помощи дозатора вводят раствор, содержащий диамминаргенат-ионы [Ag(NНз)2] +, в количестве, соответствующем концентрации серебра в обрабатываемой воде 0,005-0,01 мг/л, причем указанный раствор получают путем электролиза воды в электролизере с периодической сменой полярности электродов, содержащих не менее 99 мас.% серебра, и последующего введения газообразного аммиака или аммиачной воды до достижения массового соотношения Ag+: NН3, равного 2,8-3,0. В частном случае после финишной микрофильтрации ее пропускают через реактор, содержащий импульсные ксеноновые лампы сплошного спектра, преимущественно вырабатывающие УФ-излучение длиной волны 200-400 нм, при частоте 1-1,3 Гц, удельных энергозатратах 1-3 кДж/м3 и плотности потока 1-3 кВт/м2. Технический результат - расширение арсенала эффективных средств очистки и обеззараживания питьевой воды и создание надежного в эксплуатации, экологически чистого способа, обеспечивающего возможность длительной работы без биообрастания используемых мембран и сорбента и предотвращающего вторичное бактериальное заражение воды в течение длительного времени (не менее месяца). 5 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к многостадийным методам очистки воды до европейских питьевых стандартов при водозаборе практически из любых пресноводных источников - водопроводной сети, артезианских скважин, колодцев и открытых водоемов. Оно может быть использовано для получения питьевой воды в зонах с неблагоприятной экологической обстановкой, на объектах малоэтажного строительства, в системе предприятий общественного питания, в медицинских и детских учреждениях, в подразделениях МЧС, в вахтенных поселках, на предприятиях пищевой промышленности, на речных судах и железнодорожном транспорте.
Известен способ очистки воды, сочетающий ее хлорирование с обработкой ионами меди, серебра или цинка (US 5858246, С 02 F 1/50, 1999). Однако он эффективен лишь тогда, когда концентрация ионов тяжелых металлов превосходит их ПДК в воде.
Другой известный способ очистки и обеззараживания сильно загрязненных природных вод включает первую стадию грубой, а затем тонкой механической фильтрации, вторую стадию удаления токсичных анионов и катионов при помощи ионообменных смол, третью стадию очистки на активированном угле, четвертую стадию стерилизации с использованием УФ-излучения и заключительную стадию кондиционирования (придания консервирующих свойств) путем пропускания воды через покрытый серебром песок (RO 116545, 30.03.2001). Его недостатки: сложность и большая продолжительность осуществления, высокая стоимость.
Известный из патента RU 2033976, 1995 способ глубокой очистки воды включает ее предварительную фильтрацию в две стадии, импульсное ультрафиолетовое (УФ) облучение сплошного спектра, опреснение при помощи обратноосмотических мембран, пропускание через углеродно-волокнистый сорбент и повторное УФ-облучение сплошного спектра. Этот способ позволяет получить воду высокой степени чистоты. По совокупности существенных признаков и достигаемому результату он является наиболее близким аналогом заявленного изобретения. К его недостаткам относятся: сложность осуществления и значительная продолжительность процесса, а также большая вероятность развития микроорганизмов на мембранных элементах, углеродно-волокнистом сорбенте и в обработанной воде при условии ее длительного хранения.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, являлось расширение арсенала эффективных средств очистки и обеззараживания питьевой воды и создание надежного в эксплуатации, экологически чистого способа, обеспечивающего возможность длительной работы без биообрастания используемых мембран и сорбента и предотвращающего вторичное бактериальное заражение воды в течение длительного времени (не менее месяца).
Поставленная задача решается тем, что способ глубокой очистки воды включает ее предварительную фильтрацию при помощи многослойной сетки из нержавеющей стали с преимущественным размером ячеек 50-80 мкм, последовательную подачу воды на микрофильтрацию, осуществляемую при помощи патронного микрофильтра на основе пористого полипропилена с преимущественным размером пор 10-20 мкм, сорбцию и финишную микрофильтрацию, при этом в обрабатываемую воду периодически перед микрофильтрацией и сорбцией при помощи дозатора вводят раствор, содержащий диамминаргенат-ионы [Аg(NН3)2]+, в количестве, соответствующем концентрации серебра в обрабатываемой воде 0,005-0,01 мг/л, причем указанный раствор получают путем электролиза воды в электролизере с периодической сменой полярности электродов, содержащих не менее 99 мас.% серебра, и последующего введения газообразного аммиака или аммиачной воды до достижения массового соотношения Аg+: NН3, равного 2,8-3,0.
В частном случае, когда исходная вода имеет значительное заражение патогенной микрофлорой, после финишной микрофильтрации ее пропускают через реактор, содержащий импульсные ксеноновые лампы сплошного спектра, преимущественно вырабатывающие УФ-излучение длиной волны 200-400 нм, при частоте 1-1,3 Гц, удельных энергозатратах 1-3 кДж/м3 и плотности потока 1-3 кВт/м2.
Предпочтительно обработку ведут при скорости потока воды 0,3-0,6 м3/ч.
В предпочтительном варианте выполнения указанный раствор, содержащий диамминаргенат-ионы [Аg(NН3)2] +, вводят в течение 0,5-1 часа в обрабатываемую воду через каждые 8 часов работы установки, реализующей данный способ.
Дополнительные отличия заключаются в том, что при работе электролизера полярность электродов меняют через 5-10 мин, а электролиз ведут при температуре воды 20-30oС и рН 6,5-8,5.
Другие отличия состоят в том, что способ может быть осуществлен на установке модульного типа. Например, элементы установки в виде контейнеров могут быть установлены на автомобиле и обеспечивать водой питьевого качества в полевых условиях формирования МЧС при ликвидации ими землетрясений, наводнений, экологических катастроф и т.д.
Совокупность признаков, изложенных в формуле изобретения, характеризует способ, позволяющий получить воду питьевого качества из пресной природной воды, в том числе с высоким уровнем загрязнения. Использование предложенного многоступенчатого метода очистки воды способствует эффективному удалению механических частиц, взвесей, антропогенных и сильнодействующих ядовитых веществ, включая пестициды и гербициды, а также бактерий, вирусов и грибков.
Предварительная фильтрация с использованием многослойной сетки из нержавеющей стали с предлагаемым размером ячеек обеспечивает очистку воды от механических загрязнений, ржавчины, водорослей, ила и т.п.
Первая стадия микрофильтрации позволяет удалить из воды взвешенные частицы, коллоидное железо и высокомолекулярные органические соединения естественного происхождения.
Высокоэффективный углеродно-волокнистый сорбент очищает воду от растворенного железа, токсичных органических соединений (хлорорганики, фенола, пестицидов, нефтепродуктов), хлора, брома, алюминия, марганца, тяжелых металлов, патогенной микрофлоры, а также устраняет вкус и запах.
Финишная микрофильтрация служит, главным образом, для улавливания микрочастиц сорбента.
Подача в обрабатываемую воду перед обеими стадиями микрофильтрации и стадией сорбции раствора, содержащего диамминаргенат-ионы, не только предотвращает биообрастание элементов установки, но и способствует введению ионов серебра в воду и ее консервированию для исключения возможности вторичного бактериального загрязнения.
Аммиачный комплекс серебра обладает высокой бактерицидной активностью при концентрации ионов Аg+ даже ниже, чем их ПДК в воде. Восстановление [Аg(NНз)2] + происходит медленнее, чем Ag+, следовательно, максимальный бактерицидный эффект проявляется в течение большего промежутка времени. Рекомендуемые соотношения концентраций ионов серебра и аммиака, соответствующие избытку аммиака относительно стехиометрии, отвечают максимуму стабильности указанного комплексного соединения.
При получении ионов серебра электролизом происходит дополнительная активация воды и тем самым повышается бактерицидный эффект. Применение анода из чистого серебра практически исключает поступление дополнительных вредных примесей в воду и уменьшает опасность образования осадков на электродах.
Этому же способствует периодическое изменение полярности электродов.
Использование стадии УФ-обработки высокоинтенсивным импульсным излучением сплошного спектра в случаях сильного бактериального заражения воды гарантированно обеспечивает удаление всех видов патогенной микрофлоры (бактерий, спор, вирусов и микрогрибов).
Применение импульсных ксеноновых ламп сплошного спектра, предпочтительно излучающих в области 200-400 нм ультрафиолетового спектра, включающей "бактерицидный" участок и участок, соответствующий условиям деструкции органических соединений, позволяет получить высокий обеззараживающий и очищающий эффект, снижает время обработки и обеспечивает экологическую чистоту, поскольку замена ртутных ламп на ксеноновые исключает возможность заражения воды ртутью при разрушении лампы.
Предложенные параметры процесса, концентрация реагентов и характеристики используемого оборудования являются оптимальными для данной схемы обработки воды.
Ниже приведены примеры осуществления предложенного способа.
Пример 1.
Использовали исходную воду, загрязненную различными неорганическими и органическими соединениями, а также патогенными микроорганизмами. Состав загрязняющих воду примесей показан в таблице.
Воду обрабатывали на мобильной установке модульного типа производительностью 0,5 м3/час, содержащей:
- модуль предварительной фильтрации, состоящий из трубопроводов и промывного осадочного фильтра из многослойной сетки с предпочтительным размером ячеек 50 мкм;
- модуль микрофильтрации, содержащий трубопроводы, запорную арматуру, сменный патронный микрофильтр на основе пористого полипропилена с предпочтительным размером пор 10 мкм, емкость для обеззараживающего раствора и дозатор для его подачи;
- модуль сорбционной очистки, содержащий трубопроводы, запорную арматуру, сорбционный фильтр на основе эластичного углеродно-волокнистого нетканого материала, прошедшего оксидантную обработку и имеющего высокоразвитую микропористую поверхность, систему обратной промывки фильтра, а также емкость для обеззараживающего раствора и дозатор для его подачи;
- модуль финишной микрофильтрации, состоящий из трубопроводов, запорной арматуры, сменного патронного микрофильтра на основе пористого полипропилена с предпочтительным размером пор 20 мкм, емкости для обеззараживающего раствора и дозатора для его подачи;
- модуль приготовления обеззараживающего раствора, содержащий выпрямитель, ионатор с электродами из чистого серебра Ср 999,9 (ГОСТ 6836-80), установленными на расстоянии 10 мм, смесительную емкость и баллон с жидким аммиаком;
- насосы.
- модуль предварительной фильтрации, состоящий из трубопроводов и промывного осадочного фильтра из многослойной сетки с предпочтительным размером ячеек 50 мкм;
- модуль микрофильтрации, содержащий трубопроводы, запорную арматуру, сменный патронный микрофильтр на основе пористого полипропилена с предпочтительным размером пор 10 мкм, емкость для обеззараживающего раствора и дозатор для его подачи;
- модуль сорбционной очистки, содержащий трубопроводы, запорную арматуру, сорбционный фильтр на основе эластичного углеродно-волокнистого нетканого материала, прошедшего оксидантную обработку и имеющего высокоразвитую микропористую поверхность, систему обратной промывки фильтра, а также емкость для обеззараживающего раствора и дозатор для его подачи;
- модуль финишной микрофильтрации, состоящий из трубопроводов, запорной арматуры, сменного патронного микрофильтра на основе пористого полипропилена с предпочтительным размером пор 20 мкм, емкости для обеззараживающего раствора и дозатора для его подачи;
- модуль приготовления обеззараживающего раствора, содержащий выпрямитель, ионатор с электродами из чистого серебра Ср 999,9 (ГОСТ 6836-80), установленными на расстоянии 10 мм, смесительную емкость и баллон с жидким аммиаком;
- насосы.
Исходную воду последовательно пропускали со скоростью 0,3 м3/ч через модули предварительной фильтрации, микрофильтрации, сорбционной очистки и финишной микрофильтрации.
Через каждые 8 часов работы установки в обрабатываемую воду перед подачей на микрофильтрацию и сорбционную очистку в течение 1 часа при помощи дозаторов вводили раствор, содержащий диамминаргенат-ионы из расчета содержания ионов серебра в обрабатываемой воде 0,005 мг/л.
Указанный раствор предварительно готовили в соответствующем модуле, при этом обеспечивали скорость движения воды (использовали обрабатываемую воду) в межэлектродном пространстве ионатора 0,2 м/с, плотность тока 1 мА/см2, напряжение на электродах 6 В, периодичность смены полярности электродов 10 мин. Температура воды составляла 20oС, рН 7,0. В результате электролиза концентрация ионов серебра в электролите составляла 5 мг/л. Эту воду подавали в смесительную емкость и одновременно вводили аммиак из баллона при массовом соотношении Аg+: NН3, соответственно равном 3:1.
Полученный концентрированный раствор, содержащий диамминаргенат-ионы, помещали в соответствующие емкости модулей микрофильтрации, сорбционной очистки и финишной микрофильтрации и посредством дозаторов вводили в обрабатываемую воду.
Эта операция полностью предотвращала развитие бактерий и вирусов на мембранах, сорбционном фильтре и арматуре в процессе эксплуатации установки, а также в перерывах в ее работе, не превышающих 72 часа. В том случае, когда технологические остановки были больше указанного времени, перед пуском установки ее промывали раствором аммиачного комплексного соединения серебра при концентрации ионов серебра 0,01 мг/л.
Показатели воды, прошедшей все стадии обработки, представлены в таблице. Полученные данные свидетельствуют о том, что прошедшая все стадии обработки вода достигает стандарта, соответствующего ГОСТу 2874-82 "Вода питьевая". При этом не наблюдалось развитие патогенной микрофлоры ни на элементах установки, ни в полученной воде во время ее хранения в течение 2-х месяцев.
Сравнительные опыты, проведенные без введения раствора, содержащего диамминаргенат-ионы, перед стадиями микрофильтрации и сорбции, показали, что уже через 13 часов работы и 27 часов перерыва в работе на мембранных аппаратах обнаруживалась патогенная микрофлора, а вода после первого блока микрофильтрации содержала 200±20 микробных ед. в 1 мл, после блока сорбционной очистки 140±20 ед./мл, а после второго блока микрофильтрации -160±20 ед./мл.
Пример 2.
Для исследований использовали исходную воду, описанную в примере 1. Дополнительно вода содержала споры B. cerencs (штамм 96) в концентрации (1,7±0,7)•104eд./л.
Способ осуществляли аналогично примеру 1, но установка дополнительно содержала блок УФ-обработки, содержащий установленные в слое воды импульсные ксеноновые лампы сплошного спектра, преимущественно излучающие в диапазоне 200-400 нм при частоте импульсов 1 Гц, плотности потока 2 кВт/см2 и удельных энергозатратах 2 Дж/см3 воды.
Полученная в результате всех стадий обработки вода не содержала патогенной микрофлоры и соответствовала ГОСТу 2874-82 по всем показателям.
Таким образом, предложенный способ обеззараживания воды является эффективным, относительно простым и доступным и может быть рекомендован для очистки и обеззараживания сильно загрязненной воды.
Claims (6)
1. Способ глубокой очистки воды, включающий ее предварительную фильтрацию, мембранное разделение и сорбционную очистку углеродно-волокнистым материалом, отличающийся тем, что предварительную фильтрацию проводят с использованием многослойной сетки из нержавеющей стали с преимущественным размером ячеек 50-80 мкм, затем воду последовательно подают на микрофильтрацию, осуществляемую при помощи патронного микрофильтра на основе пористого полипропилена с преимущественным размером пор 10-20 мкм, сорбцию и финишную микрофильтрацию, при этом в обрабатываемую воду периодически перед микрофильтрацией и сорбцией при помощи дозатора вводят раствор, содержащий диамминаргенат-ионы [Аg(NН3)2] +, в количестве, соответствующем концентрации серебра в обрабатываемой воде 0,005-0,01 мг/л, причем указанный раствор получают путем электролиза воды в электролизере с периодической сменой полярности электродов, содержащих не менее 99 мас.% серебра, и последующего введения газообразного аммиака или аммиачной воды до достижения массового соотношения Аg+:NН3, равного 2,8-3,0.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после финишной микрофильтрации воду пропускают через реактор, содержащий импульсные ксеноновые лампы сплошного спектра, преимущественно вырабатывающие УФ-излучение длиной волны 200-400 нм, при частоте 1-1,3 Гц, удельных энергозатратах 1-3 кДж/м3 и плотности потока 1-3 кВт/м2.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что обработку ведут при скорости потока воды 0,3-0,6 м3/ч.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что указанный раствор, содержащий диамминаргенат-ионы [Аg(NНз)2]+, вводят в течение 0,5-1 ч в обрабатываемую воду через каждые 8 ч работы.
5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что при работе электролизера полярность электродов меняют через 5-10 мин, а электролиз ведут при температуре воды 20-30oС и рН 6,5-8,5.
6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что его осуществляют на установке модульного типа.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001132161/12A RU2188165C1 (ru) | 2001-11-29 | 2001-11-29 | Многоступенчатый способ глубокой очистки воды |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001132161/12A RU2188165C1 (ru) | 2001-11-29 | 2001-11-29 | Многоступенчатый способ глубокой очистки воды |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2188165C1 true RU2188165C1 (ru) | 2002-08-27 |
Family
ID=20254500
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001132161/12A RU2188165C1 (ru) | 2001-11-29 | 2001-11-29 | Многоступенчатый способ глубокой очистки воды |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2188165C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451167C2 (ru) * | 2010-01-06 | 2012-05-20 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Мобильная система обработки уф светом и соответствующие способы |
-
2001
- 2001-11-29 RU RU2001132161/12A patent/RU2188165C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451167C2 (ru) * | 2010-01-06 | 2012-05-20 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Мобильная система обработки уф светом и соответствующие способы |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ganiyu et al. | Coupling of membrane filtration and advanced oxidation processes for removal of pharmaceutical residues: A critical review | |
KR100955914B1 (ko) | 하/폐수 처리를 통한 음용수 생산 장치 및 방법 | |
US20070119779A1 (en) | Method for treating raw water containing hardly decomposable substance | |
IE86828B1 (en) | Rainwater purification system | |
JP2005313151A (ja) | 水の処理方法 | |
KR101198643B1 (ko) | 필터부의 구성이 단순화된 역삼투 정수기 | |
Fiessinger et al. | Alternative methods for chlorination | |
JP2004025018A (ja) | 逆浸透による海水淡水化装置 | |
Sarma | Filtration and chemical treatment of waterborne pathogens | |
Prendiville | Ozonation at the 900 cfs Los Angeles water purification plant | |
RU2188165C1 (ru) | Многоступенчатый способ глубокой очистки воды | |
RU2207987C2 (ru) | Способ очистки дренажных вод полигонов твердых бытовых отходов | |
Reddy et al. | Water treatment process in pharma industry-A review | |
RU2182128C1 (ru) | Способ получения питьевой воды | |
RU2188801C1 (ru) | Способ глубокой очистки воды | |
RU153765U1 (ru) | Установка для безреагентной очистки воды | |
KR20040096112A (ko) | 광촉매산화 장치부 및 막여과 장치부를 포함한고도정수처리장치 | |
JP3087750B2 (ja) | 膜の殺菌方法 | |
Huang et al. | Pilot-plant study of a high recovery membrane filtration process for drinking water treatment | |
RU2220115C1 (ru) | Способ получения питьевой воды | |
Moulin et al. | Design and performance of membrane filtration installations: Capacity and product quality for drinking water applications | |
JP2000354744A (ja) | 膜の殺菌方法および造水方法 | |
RU2188169C1 (ru) | Способ получения питьевой воды | |
JP4977652B2 (ja) | 塩類含有水の淡水化方法及びそのための装置 | |
RU2188167C1 (ru) | Многостадийный способ обеззараживания питьевой воды |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20031130 |