СПОСОБ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ Российский патент 2000 года по МПК C02F1/64 C02F1/28 

Изобретение относится к области водоочистки, а именно очистки питьевой воды от соединений марганца.

Известен метод очистки питьевой воды путем фильтрации через слой "черного песка" или сорбента окислительного минерального (СОМ), представляющего собой песок, зерна которого покрыты пленкой двуокиси марганца, каталитически ускоряющей окисление соединений марганца, растворенных в воде, до нерастворимых окислов Mn⁺³ и Mn⁺⁴, осаждающихся на СОМе. При этом валентность марганца в поверхностной пленке на зернах песка снижается и каталитическое действие прекращается. Отработанный таким образом слой может быть регенерирован промывкой раствором KMnO₄.

После слоя сорбента очищенную воду обеззараживают обычно путем введения хлора или гипохлорита натрия для подачи в водопроводную сеть.

Недостатком этого способа является невысокая длительность действия сорбента, использование дефицитной и дорогостоящей соли марганца при регенерации, загрязнение отходящей при регистрации воды соединениями марганца.

Задачей изобретения является увеличение длительности очистки воды от соединений марганца фильтром, загруженным таким сорбентом, а также исключение загрязнения окружающей природы соединениями марганца, входящими в состав регенерирующего раствора.

Указанная задача решается тем, что хлорирующий агент, преимущественно гипохлорит натрия, вводят в очищаемую воду перед слоем СОМа-1, а регенерацию сорбента после истощения слоя производят также раствором гипохлорита натрия.

Гипохлорит натрия увеличивает сорбционно-каталитическую способность СОМа-1 при его концентрации, близкой к используемой при хлорировании воды (1-2 мг/л). При увеличении концентрации гипохлорита до 10-15 г/л ( в расчете на активный хлор) его окислительное действие возрастает настолько, что обработанному такой водой истощенному слою сорбента возвращаются его каталитические свойства, происходит регенерация.

Пример 1.

В лабораторных условиях через слой СОМ-1 в стеклянной трубке пропускали водопроводную воду, в которую добавляли хлорид марганца. Концентрация его в воде для сокращения длительности опыта устанавливалась 5 мг/л (в расчете на Mn²⁺), т.е. более высокая, чем имеет место в некоторых подземных источниках питьевой воды (0,2 - 1,5 мг/л) Mn²⁺); часть испытаний - при 1 мг/л Mn²⁺. Концентрация гипохлорита натрия, добавляемого в очищаемую воду - 4-5 мг/л (при концентрации Mn²⁺ 5 мг/л) и 1,5 - 2 мг/л (при концентрации Mn²⁺ 1 мг/л). Замеряли время до появления за слоем сорбента концентрации Mn²⁺, равной 0,1 мг/л (санитарная норма).

Часть опытов для сравнения проводили без добавления гипохлорита натрия.

Диаметр слоя сорбента - 2 см
Высота слоя - 20 см
Скорость пропускания воды - 5 м/час
Длительность очистки при C_o=5 мг/л Mn²⁺ составила с добавлением гипохлорита - 64 часа, без добавления - 12 часов. При начальной концентрации C_o= 1 мг/л Mn²⁺ длительность очистки без добавления гипохлорита натрия - 42 часа, а с добавлением - марганец не был обнаружен в течение 120 часов, опыт прекращен без "проскока". Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 2.

Образец СОМ-1, истощенный после очистки воды в течение 64 часов, заливают раствором гипохлорита натрия концентрации 10-15 г/л. Для ускорения процесса раствор подогревали до 40^oC. Через 2 часа раствор сливали, сорбент заливали новой порцией также на 2 часа. Затем слой СОМ-1 промывали водой до нейтральной среды и испытывали в условиях примера 1. Время защитного действия слоя практически имело ту же величину, что и в примере 1. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 3.

Полученный в примере 2 истощенный после испытания слой сорбента повторно регенерировали указанным выше способом и использовали для очистки воды при тех же условиях. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 4.

Полученный в примере 3 истощенный слой сорбента регенерировали третий раз указанным выше способом и использовали для очистки воды при тех же условиях. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 5.

Испытания проводились в производственных условиях водопроводной станции на стендовой установке.

Через слой СОМ-1 диаметром 7 см и высотой 35 см со скоростью 4-5 м/час пропускали очищаемую воду, содержание марганца в которой составляло в среднем 0,35 мг/л. При точности определения 0,05 мг/л марганец в очищенной воде не был обнаружен. Через 1200 часов были обнаружены следы Mn концентрацией менее 0,1 мг/л (начало проскока). После этого в воду добавили гипохлорит натрия до содержания его в воде 1,5 мг/л. Следы марганца исчезли. До "проскока" слой проработал еще 1000 часов, т.е. общее время отработки составило 2200 часов. Результаты всех описанных в примере испытаний приведены в таблице.

Таким образом, с добавлением гипохлорита натрия в питьевую воду перед слоем СОМ-1 длительность работы слоя многократно увеличивается, а добавление этого же вещества в большой концентрации при промывке фильтра позволяет многократно регенерировать слой сорбента.

Это создает возможность не только длительного использования сравнительно дорогого сорбента, но и получения новых технических решений, например использования сорбента СОМ-1 в более коротких слоях, что позволит, например, загружать слой сорбента вместе со слоем песка в кварцевые фильтры, которые имеются практически на всех станциях водоподготовки.

Изобретение относится к области водоочистки, а именно очистки питьевой воды от соединений марганца. Для осуществления способа в обрабатываемую воду вводят гипохлорит натрия перед фильтрующим слоем сорбента, представляющего собой слой зерен песка, покрытых окислами марганца, и регенерацию этого сорбента после обработки проводят растворами гипохлорита большей концентрации. Дозу хлорирующего агента перед фильтрованием через сорбент выбирают исходя из обеспечения содержания активного хлора в очищенной воде на уровне санитарной нормы. Способ обеспечивает увеличение длительности работы сорбционного фильтра и исключение использования перманганата на стадии регенерации сорбента. 1 табл.

Способ очистки питьевой воды от соединений марганца, включающий обработку воды фильтрацией через слой окислительного сорбента с последующей его регенерацией, отличающийся тем, что хлорирование воды, преимущественно гипохлоритом натрия, производят перед подачей ее на фильтр и дозу хлорирующего агента устанавливают такую, чтобы обеспечить содержание активного хлора в очищенной воде на уровне санитарной нормы, а слой сорбента после его истощения регенерируют раствором гипохлорита натрия.