RU2288190C1 - Способ получения питьевой воды - Google Patents
Способ получения питьевой воды Download PDFInfo
- Publication number
- RU2288190C1 RU2288190C1 RU2005118035/15A RU2005118035A RU2288190C1 RU 2288190 C1 RU2288190 C1 RU 2288190C1 RU 2005118035/15 A RU2005118035/15 A RU 2005118035/15A RU 2005118035 A RU2005118035 A RU 2005118035A RU 2288190 C1 RU2288190 C1 RU 2288190C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- ions
- hydrogen peroxide
- treatment
- ammonia
- Prior art date
Links
Landscapes
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
Abstract
Изобретение относится к комбинированным методам получения питьевой воды в системах водоснабжения населенных пунктов при помощи пероксида водорода, УФ-облучения и ионов тяжелых металлов. Способ включает введение на первой стадии с использованием диспергаторов водного раствора, содержащего соли меди и цинка при массовом соотношении ионов Cu2+:Zn2+, равном 1:5-10, далее после выдержки в течение 0,5-1,0 часа воду обрабатывают пероксидом водорода, после чего выдерживают 0,3-0,4 часа и пропускают через устройство УФ-излучения, в которое одновременно через диспергаторы вводят водный раствор соли серебра или водный раствор соли серебра и аммиачную воду в количестве, соответственно равном 0,0005-0,001 мг/л в пересчете на Ag4+ и 1-1,5 мг/л в пересчете на аммиак. Предпочтительно, обработку ведут при температуре 5-50°С, суммарной концентрации ионов Cu2+ и Zn2+ на первой стадии обработки 0,6-1,7 мг/л, пероксида водорода 1-3 мг/л. Оптимально УФ-обработку ведут при частоте излучения 0,8-1 Гц и удельных энергозатратах 0,8-1 кДж/м3. Способ обеспечивает экологически приемлемый эффективный метод обеззараживания воды с доведением ее до питьевого качества при использовании небольших количеств бактерицидных препаратов (при их концентрации ниже установленных ПДК), обеспечивающих возможность работы в условиях относительно низких и повышенных температур. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к комбинированным методам обработки воды окислением при помощи пероксида водорода, УФ-облучения и ионами тяжелых металлов. Оно может быть использовано для обеззараживания питьевой воды в системах водоснабжения населенных пунктов.
Известен способ, который предусматривает обработку воды путем ее пропускания через электролизер с электродами из сплава меди и серебра, предпочтительно содержащими 97% меди и 3% серебра (US 4680114, С 02 F 1/46, 1987 г.). Данный метод позволяет эффективно устранять в воде бактерии и другие микроорганизмы, однако, в большинстве случаев содержание ионов меди и серебра превосходит установленные для питьевой воды предельно допустимые концентрации (0,05 мг/л для серебра и 1,0 мг/л для меди: ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая»). Кроме того, для осуществления способа требуется предварительно изготавливать электроды посредством сплавления соответствующих металлов в определенном соотношении, что сопровождается значительными энергозатратами.
Другой известный способ обеззараживания воды заключается в совместном действии пероксида водорода и 0,05-1,0 мг/л ионов меди. Последние, проявляя бактерицидные свойства, одновременно служат катализатором разложения пероксида водорода (Савлук О.С. и др. Антимикробные свойства меди. Химия и технология воды, 1986, т.8, №6, с.65-67). Тем не менее, эффективность этого метода недостаточно высока.
Из литературы известны высокие антибактериальные свойства ультрафиолетового (УФ) излучения (см., например, Л.А.Кульский. Основы химии и технологии воды. Киев: Наукова думка, 1991).
Известно также усиление бактерицидных свойств при одновременном использовании ультрафиолетового излучения и ионов серебра и меди (Потапченко Н.Г., Савлук О.С., Илляшенко В.В. Сочетанное действие УФ-излучения (λ=254 нм) и ионов меди и серебра на выживаемость E.coli. Химия и технология воды, 1992, т.14, №12, с.935-935).
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ обеззараживания питьевой воды (RU 2188170, 2003 г.), включающий ее обработку пероксидом водорода с последующим введением ионов серебра и меди, полученных при растворении их солей. Пероксид водорода вводят в воду в количестве 1-3 мг/л, затем воду выдерживают в течение 0,4-2 часов и со скоростью 0,1-0,5 м3/ч пропускают через реактор, содержащий импульсные ксеноновые лампы сплошного спектра, преимущественно вырабатывающие УФ-лучи длиной волны 200-400 нм, при частоте 1-1,3 Гц, удельных энергозатратах 1-3 кДж/м3 и плотности потока 1-3 кВт/м2. После облучения в обрабатываемую воду вводят раствор соли серебра до достижения концентрации ионов Ag+ в воде, равной 0,001-0,005 мг/л, а затем добавляют раствор соли меди до достижения концентрации Cu2+, равной 0,01-0,2 мг/л. Данный способ является относительно эффективным, однако имеет ограничения по применению при повышенных и пониженных температурах воды.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, являлась разработка экологически приемлемого, эффективного способа обеззараживания воды с доведением ее до питьевого качества при использовании небольших количеств бактерицидных препаратов (при их концентрации ниже установленных ПДК), обеспечивающих возможность работы в условиях относительно низких и повышенных температур.
Поставленная задача решается тем, что способ получения питьевой воды, включающий обработку исходной воды пероксидом водорода, ультрафиолетовым (УФ) излучением с длиной волны 200-400 нм и ионами металлов, отличается тем, что на первой стадии с использованием диспергаторов в воду вводят водный раствор, содержащий соли меди и цинка при массовом соотношении ионов Cu2+:Zn2+, равном 1:5-10, далее после выдержки в течение 0,5 -1,0 часа воду обрабатывают пероксидом водорода, после чего выдерживают 0,3-0,4 часа и пропускают через устройство УФ-излучения, в которое одновременно через диспергаторы вводят водный раствор соли серебра или водный раствор соли серебра и аммиачную воду в количестве, соответственно равном 0,0005-0,001 мг/л в пересчете на Ag+ и 1-1,5 мг/л в пересчете на аммиак.
Предпочтительно, обработку исходной воды ведут при температуре 5-50°С.
Оптимально суммарная концентрация ионов Cu2+ и Zn2+ на первой стадии обработки составляет 0,6-1,7 мг/л, а пероксид водорода вводят до его содержания 1-3 мг/л. Также оптимально УФ-обработку ведут при частоте излучения 0,8-1 Гц и удельных энергозатратах 0,8-1 кДж/м3.
Предлагаемые нами для реализации способы обеззараживания воды концентрации ионов тяжелых металлов существенно ниже их ПДК. Согласно ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая» ПДК для меди составляет 1 мг/л, для цинка - 5 мг/л, для серебра - 0,05 составляет 5 мг/л.
Совместная обработка воды в последовательности ионы меди + ионы цинка → пероксид водорода → УФ-излучение + ионы серебра дает следующие преимущества перед известным (RU 2188170) способом: 1) возможность работы при температурах 5÷50°С и более широком интервале рН 5,7÷9,8; 2) снижение дозы применяемого серебра; 3) обеспечение длительной бактериологической стойкости обработанной воды. Ионы меди и цинка при совместном использовании в предложенном оптимальном соотношении дают синергетический бактерицидный эффект (т.е. неадекватное усиление). Отметим, кроме того, что введенные в воду на первой стадии обработки ионы меди и цинка, выполнив функцию активаторов бактерицидных свойств пероксида водорода и ультрафиолетового излучения, беспрепятственно проходят через реактор с пероксидом и устройство УФ-излучения и в сочетании с введенными на последней из упомянутых стадий (УФ-излучение) ионами серебра способствуют существенному увеличению времени сохранности воды. Особенно этот показатель возрастает при одновременном введении ионов серебра и аммиака (в виде аммиачной воды). Это обусловлено образованием аммиачных комплексных катионов: [Ag(NH3)2]+, [Cu(NH3)4]2+ и [Zn(NH3)4]2+, которые стабилизируют серебро, медь и цинк в состоянии, проявляющем максимальные бактерицидные свойства. Введение в исходную воду раствора солей меди, цинка и серебра через диспергаторы способствует ускорению распределения ионов Cu2+, Zn2+ и Ag+ в воде и их воздействия на патогенные микроорганизмы.
Предложенные параметры процесса и концентрации реагентов являются оптимальными для данной схемы обеззараживания воды.
Ниже приведены примеры осуществления предложенного способа.
Пример 1.
Природная вода с рН=7,1 была искусственно заражена санитарно-показательными микроорганизмами E.coli из расчета 1,5·105 кл/см3 и охлаждена до 5°С. Далее в воду через диспергаторы ввели водный раствор, содержащий сульфат меди и сульфат цинка, в количестве, соответствующем содержанию ионов Cu2+ 0,2 мг/л и ионов Zn2+ 1 мг/л (массовое соотношение Cu2+:Zn2+=1:5), выдержали 0,5 часа, обработали пероксидом водорода (2 мг/л) и выдержали 0,3 часа. Затем воду пропустили со скоростью 5 л/мин (0,3 м3/ч) через установку УФ-обработки, содержащую размещенные в слое воды импульсные ксеноновые лампы сплошного спектра, преимущественно излучающие в диапазоне 200-400 нм при частоте импульсов 1 Гц, плотности потока 1 кВт/см2 и удельных энергозатратах 1 Дж/см3 воды. Одновременно с обработкой ультрафиолетовым излучением через диспергаторы подали водный раствор Ag2SO4 с тем, чтобы концентрация Ag+ в воде составила 0,001 мг/л.
После 3-часовой выдержки обработанной воды провели анализ по определению числа выживших микроорганизмов. Результаты испытаний представлены в таблице.
Пример 2.
Исследования выполнены аналогично примеру 1. Отличие состояло в температуре, которая поддерживалась равной 30°С±1°С. Результаты испытаний представлены в таблице.
Пример 3.
Исследования выполнены аналогично примеру 1. Отличие состояло в температуре, равной 50°С±2°С. Результаты испытаний представлены в таблице.
Пример 4.
Исследования выполнены аналогично примеру 3, но исходная величина рН воды составляла 5,7. Результаты испытаний представлены в таблице.
Пример 5.
Исследования выполнены аналогично примеру 3, но исходная величина рН воды составляла 8,2. Результаты испытаний представлены в таблице.
Пример 6.
Природная вода рН=6,0 при температуре 10°С была заражена E.coli в количестве 1,45·105 кл/см3. Далее в воду через диспергаторы ввели водный раствор, содержащий сульфат меди и сульфат цинка при их массовом соотношении, соответственно равном 1:10 до достижения в воде концентрации 0,15 мг Cu2+/л и 1,5 мг Zn2+/л. После выдержки в течение 1 часа воду обработали пероксидом водорода (3 мг/л), выдержали в течение 0,4 часа и подвергли УФ-облучению в соответствии с примером 1, за исключением того, что частота импульсов составляла 0,8 Гц и удельные энергозатраты - 0,8 Дж/см3 воды, концентрация Ag+ (вводили в виде раствора азотнокислого серебра) составляла 0,0005 мг/л. После 3-часовой выдержки проводили анализ по определению числа выживших микроорганизмов. Результаты представлены в таблице.
Пример 7.
Природная вода имела рН=9,8, зараженность 1,45·105 кл/см3, температуру 40±2°С. Далее обработку воды вели по примеру 6. Результаты представлены в таблице. Конечная величина рН составляла 7,9.
Пример 8.
Природная вода с рН=9,8 и зараженностью 1,3·105 кл/см3 при температуре 15°С прошла обработку: введение через диспергаторы водного раствора, содержащего хлорид меди и хлорид цинка при массовом соотношении 1:5 (из расчета 0,25 мг Cu2+/л и 1,25 мг Zn2+/n), выдержку в течение 0,5 часа, обработку пероксидом водорода (3 мг/л), выдержку 0,5 часа, облучение ультрафиолетом (параметры по примеру 1) с одновременным введением через дипергаторы водного раствора сульфата серебра Ag2SO4 с тем, чтобы концентрация Ag+ составляла 0,001 мг/л. После 3-часовой выдержки провели анализ по определению числа выживших микроорганизмов. Результаты испытаний представлены в таблице.
Пример 9.
Способ осуществляли аналогично примеру 8. Отличия: рН исходной воды 5,7, вместе с раствором Ag2SO4 вводили аммиачную воду из расчета 1 мг NH3/л. Величина рН воды после обработки составляла 7,3.
Пример 10 (для сопоставления с аналогом по RU 2188170).
Природная вода - по примеру 7. Обработку воды проводили в соответствии с аналогом - RU 2188170: в воду вводили пероксид водорода в количестве 2 мг/л, выдерживали в течение 1 ч, после этого воду пропускали со скоростью 5 л/мин (0,3 м3/ч) через установку УФ-обработки, содержащую размещенные в слое воды импульсные ксеноновые лампы сплошного спектра, преимущественно излучающие в диапазоне 200-400 нм при частоте импульсов 1 Гц, плотности потока 1 кВт/см2 и удельных энергозатратах 1 Дж/см3 воды. Затем в воду в течение 10 мин вводили при помощи дозатора предварительно приготовленный в отдельной емкости раствор AgNO3 до концентрации Ag+, равной 0,005 мг/л. По прошествии 10 мин в воду дозировали предварительно приготовленный в другой емкости раствор CuSO4·5H2O до достижения концентрации Cu2+, равной 0,2 мг/л. Результаты испытаний представлены в таблице.
Воду, обработанную по всем примерам, проверяли на антибактериальную устойчивость. Для этого воду выдерживали в предварительно стерилизованной таре с периодическим отбором проб на анализ. Из табличных данных следует, что вода в широком диапазоне температур и рН, обработанная предложенным способом, оставалась безопасной в санитарно-гигиеническом отношении в течение 3-х месяцев (примеры 1-9). В случае примера 9 вода сохраняла антибактериальную устойчивость в течение 6-ти месяцев. В то же время известный способ обеззараживания воды (RU 2188170) не обеспечил ей надлежащую устойчивость: уже через 1 месяц вода превысила порог санитарной безопасности.
Таким образом, предложенный способ обеззараживания воды является эффективным, относительно простым и доступным. Наиболее целесообразно использовать его для подготовки питьевой воды в чрезвычайных ситуациях, например в целях предотвращения эпидемий, а также когда велика опасность вторичного бактериального загрязнения воды, прежде всего в жаркое время года.
| Таблица. | |||||||
| Пример | Число микроорганизмов, кл/см3 | Стадии обработки, реактивы | Температура | рН (исходный) | Число выживших организмов, кл/л | ||
| через 3 часа | через 1 месяц | через 3 месяца | |||||
| 1 | 1,5·105 | 0,2 мг/л Cu2++1 мг/л Zn2+, 2 мг/л Н2O2, УФ+0,001 мг/л Ag+ |
5°С | 7,1 | не обн. | 1 | 3 |
| 2 | 1,5·105 | аналогично примеру 1 | 30±1°С | 7,1 | не обн. | не обн. | 2 |
| 3 | 1,5·105 | аналогично примеру 1 | 50±2°С | 7.1 | не обн. | не обн. | не обн. |
| 4 | 1,5·105 | аналогично примеру 1 | 50±2°С | 5,7 | не обн. | не обн. | не обн. |
| 5 | 1,5·105 | аналогично примеру 1 | 50±2°С | 8,2 | не обн. | не обн. | не обн. |
| 6 | 1,45·105 | 0,15 мг/л Cu2++1,5 мг/л Zn2+, 3 мг/л Н2O2, УФ +0,0005 Ag+мг/л | 10°С | 6,0 | 1 | 1 | 3 |
| 7 | 1,45·105 | аналогично примеру 6 | 40±2°С | 9,8 | не обн. | не обн. | 1 |
| 8 | 1,3·105 | 0,25 мг/л Cu2++1,25 мг/л Zn2+, 3 мг/л Н2O2, УФ+0,001 мг/л Ag | 15°С | 9,8 | 1 | 2 | 3 |
| 9 | 1,3·105 | 0,25 мг/л Cu2++1,25 мг/л Zn2+, 3 мг/л Н2O2, УФ+0,001 мг/л Ag++1 мг/л NH3 | 15°С | 5,7 | не обн. | 1 | не обн. |
| 10 | 1,45·105 | аналогично примеру 7 | 40±2°С | 9,8 | 3 | 12 | ~5·102 |
Claims (4)
1. Способ получения питьевой воды, включающий обработку исходной воды пероксидом водорода, ультрафиолетовым (УФ) излучением с длиной волны 200-400 нм и ионами металлов, отличающийся тем, что на первой стадии с использованием диспергаторов в воду вводят водный раствор, содержащий соли меди и цинка при массовом соотношении ионов Cu2+:Zn2+, равном 1:5-10, далее после выдержки в течение 0,5-1,0 ч воду обрабатывают пероксидом водорода, после чего выдерживают 0,3-0,4 ч и пропускают через устройство УФ-излучения, в которое вводят водный раствор соли серебра или водный раствор соли серебра и аммиачную воду в количестве, соответственно равном 0,0005-0,001 мг/л в пересчете на Ag+ и 1-1,5 мг/л в пересчете на аммиак.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что его проводят при температуре воды 5-50°С.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что суммарная концентрация ионов Cu+ и Zn+ на первой стадии обработки составляет 0,6-1,7 мг/л, а пероксид водорода вводят до его содержания 1-3 мг/л.
4. Способ по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что УФ-обработку ведут при частоте излучения 0,8-1 Гц и удельных энергозатратах 0,8-1 кДж/м3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005118035/15A RU2288190C1 (ru) | 2005-06-14 | 2005-06-14 | Способ получения питьевой воды |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005118035/15A RU2288190C1 (ru) | 2005-06-14 | 2005-06-14 | Способ получения питьевой воды |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2288190C1 true RU2288190C1 (ru) | 2006-11-27 |
Family
ID=37664401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005118035/15A RU2288190C1 (ru) | 2005-06-14 | 2005-06-14 | Способ получения питьевой воды |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2288190C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2524944C2 (ru) * | 2012-11-09 | 2014-08-10 | Василий Васильевич Покшин | Способ обеззараживания воды |
-
2005
- 2005-06-14 RU RU2005118035/15A patent/RU2288190C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2524944C2 (ru) * | 2012-11-09 | 2014-08-10 | Василий Васильевич Покшин | Способ обеззараживания воды |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Polo-López et al. | Solar disinfection of fungal spores in water aided by low concentrations of hydrogen peroxide | |
| Rubio et al. | Comparative effect of simulated solar light, UV, UV/H2O2 and photo-Fenton treatment (UV–Vis/H2O2/Fe2+, 3+) in the Escherichia coli inactivation in artificial seawater | |
| Popova et al. | Simultaneous atrazine degradation and E. coli inactivation by UV/S2O82-/Fe2+ process under KrCl excilamp (222 nm) irradiation | |
| Ortega-Gómez et al. | Water disinfection using photo-Fenton: Effect of temperature on Enterococcus faecalis survival | |
| Fisher et al. | Speeding up solar disinfection (SODIS): effects of hydrogen peroxide, temperature, pH, and copper plus ascorbate on the photoinactivation of E. coli | |
| JP5135600B2 (ja) | 船舶バラスト水の処理方法 | |
| Lund et al. | Ultraviolet irradiated water containing humic substances inhibits bacterial metabolism | |
| US20080142452A1 (en) | Apparatus and method for preventing biological regrowth in water | |
| Rodríguez-Chueca et al. | Inactivation of Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa and Escherichia coli present in treated urban wastewater by coagulation—flocculation and photo-Fenton processes | |
| JPH05146785A (ja) | 水の消毒のための方法及び組成物 | |
| US9981862B2 (en) | Reactor usable for decontamination of fluids and method of use | |
| Suvorov et al. | Electrochemical and Electrostatic Decomposition Technologies As A Means of Improving the Efficiency and Safety of Agricultural and Water Technologies. | |
| US10597315B2 (en) | Method of disinfection of drinking water using ozone and silver cations | |
| CN102167464A (zh) | 一种紫外线催化双氧水协同氯/氯胺的水处理消毒方法 | |
| Alam et al. | Role of hydrogen peroxide and hydroxyl radical in producing the residual effect of ultraviolet radiation | |
| RU2288190C1 (ru) | Способ получения питьевой воды | |
| ITVR20010110A1 (it) | Procedimento di sterilizzazione microbiologica dell'acqua mediante agenti fotoattivabili. | |
| Kuznetsova et al. | Photodynamic water disinfection | |
| RU2288191C1 (ru) | Комбинированный способ обеззараживания воды | |
| AU2003243202B2 (en) | Catalytic oxidation of peroxy salts | |
| RU2182128C1 (ru) | Способ получения питьевой воды | |
| RU2188170C1 (ru) | Способ обеззараживания питьевой воды | |
| US20200308024A1 (en) | Method for the ultraviolet stabilization of chlorine dioxide in aqueous systems | |
| RU2288188C1 (ru) | Способ обеззараживания воды с использованием озона и ионов меди и цинка | |
| Thanh-Loc et al. | Enhancement of water disinfection efficiency using UV radiation with the aid of a liquid-film-forming device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070615 |