УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МИНЕРАЛИЗОВАННОЙ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ, И АПИРОГЕННОЙ ВОДЫ Российский патент 2003 года по МПК A23L2/38 C02F9/00 

Изобретение относится к устройствам для получения искусственной минерализованной питьевой воды, насыщенной биогенными элементами. Конкретнее, изобретение относится к устройствам для очистки исходной маломинерализованной природной воды, а именно, к устройствам комплексной очистки воды из природных источников с применением предочистки, обработки на селективных мембранах, кондиционирования и обеззараживания, и последующей минерализации с получением питьевой воды, обогащенной оптимальным составом основных биогенных элементов, а также апирогенной (безбактериальной) воды.

Известно устройство для приготовления минеральной воды (1) - аналог. Согласно устройству очищенную воду фильтруют через слой почвы, взятой в месте расположения природного минерального источника.

Известно устройство получения питьевой воды (2) - прототип. Устройство содержит блок предварительной очистки от сравнительно крупных механических примесей на нескольких решетках, блок осветления химическими коагулянтами (соли железа, алюминия, известь), фильтры, представляющие собой слои гравия, крупного песка и антрацита, фильтры абсорбционной обработки, блок хлорирования и озонатор для бактериологического обеззараживания.

Недостатком устройства, принятого за прототип, является сравнительно ограниченная эксплуатационная надежность, что связано с возникновением и размножением колоний микроорганизмов, зоо- и фито-планктона и культур микроводорослей в установке по мере ее работы, ввиду отсутствия обеззараживания на ранних стадиях технологического процесса.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности процесса получения минерализованной основными биогенными элементами питьевой воды за счет повышения эффективности обеззараживания и повышение физиологической полноценности питьевой воды.

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее блок предварительной очистки, фильтры абсорбционной очистки и озонатор для бактериологического обеззараживания, введены блок регулирования жесткости и рН и блоки обеззараживания ультрафиолетовым излучением, причем устройство включает гидравлически последовательно соединенные блок предварительной очистки, блок регулирования жесткости и рН, блок ультрафиолетового обеззараживания с внешним излучателем, блок адсорбционной очистки, блок керамических фильтров, блок очистки методом обратного осмоса, блок озонирования, блок ультрафиолетового обеззараживания с погружным излучателем и блок минерализации.

Специфичность действия питьевой воды зависит от ее ионного состава - анионного и катионного. Так, показана эффективность применения слабоминерализованной воды из природного источника в республике Удмуртия для лечения 524 пациентов с атрофическим гастритом, осложненным хроническим холециститом и гипокинезией желчных путей. Питьевая вода благотворно сказалась на состоянии желудочно-кишечного тракта, ослабляя клинические симпотомы заболеваний и улучшая способность желчного пузыря накапливать желчь (3).

Особое значение имеет наличие в составе минерализованной воды таких элементов, как кальций, магний и фосфор.

Кальций обладает высокой биологической активностью, является основным структурным элементом костной системы, а также важным компонентом системы свертывания крови, существенно влияет на обмен веществ в организме, то есть кальций является незаменимым элементом в питании человека.

Магний - обладает многообразными физиологическими свойствами. Обеспечение высокого уровня магния в питании вплоть до создания в необходимых случаях "магниевых рационов" является важным профилактическим и лечебным мероприятием. Магний, содержащийся в питьевой воде в ионной, хорошо усвояемой форме, является благоприятным фактором (экспериментально установлено, например, что снижение концентрации магния в плазме крови вызывает обызвестление кровеносных сосудов).

Согласно многочисленным наблюдениям, среди населения, снабжающегося питьевой водой с высокой жесткостью (обусловливаемой в основном высоким содержанием солей кальция и магния), смертность от сердечно-сосудистых заболеваний существенно ниже.

Фосфор входит в состав важнейших биоорганических соединений, таких как нуклеиновые кислоты, нуклеотиды, фосфолипидов и других соединений, играющих одну из основных ролей в различных метаболических процессах.

Особое значение в составе питьевой воды кальция, магния и фосфора имеет соотношение этих элементов. Анионы кальция и магния и катион фосфора сочетаются друг с другом, действие их как бы суммируется, создавая синергичный эффект, благодаря чему расширяются показания к их применению (например, при длительном течении заболевания какого-либо отдела желудочно-кишечного тракта, когда отмечается нарушение функции и других органов пищеварительной системы).

Кальций относится к трудноусвояемым элементам. Усвояемость кальция зависит от его соотношения с магнием (который конкурирует с кальцием) и фосфором, увеличение содержания которого уменьшает содержание кальция за счет уменьшения всасывания последнего и ускорения выведения его из организма. Для оптимальной усвояемости фосфора также необходимо сохранение в воде оптимального соотношения его с кальцием.

На чертеже представлено схематическое изображение заявляемого устройства.

Устройство содержит последовательно гидравличеки соединенные блок предварительной очистки 1, блок 2 регулирования рН и жесткости со сдвоенными рабочими емкостями, блок ультрафиолетового обеззараживания 3 с внешним излучателем, блок адсорбционной очистки 4, блок керамических фильтров 5, блок очистки методом обратного осмоса 6, блок озонирования 7, блок ультрафиолетового обеззараживания 6 с погружным излучателем, блок минерализации 9, накопительные баки 10 (снабженные двойными фильтрами 11 аэрозащиты) и механизмы розлива и укупорки ручного 12 и автоматизированного 13.

Устройство работает следующим образом
Осуществляют водозабор из природного источника. Направляют исходную жидкость на блок 1 фильтра грубой очистки от механических примесей с помощью песко-гравийной смеси. В блоке 2 происходит регулировка жесткости воды в пределах 2,5-4,5 и рН. Выполнение блока 2 сдвоенным позволяет выводить одну рабочую емкость на профилактические работы, оставляя другую для обеспечения непрерывности технологического процесса. Обрабатывают водный поток внешним источником ультрафиолетового излучения в блоке обеззараживания 3. Направляют фильтрат на блок 4 адсорбционной очистки с помощью угольного фильтра, который задерживает органические частицы и обеззараживает воду от фенолов, пестицидов, гербицидов, а также от нитритов и нитратов. После чего на блоке 5 керамических фильтров тонкой очистки освобождают воду от твердых частиц более 0,4 мкм, а также от болезнетворных бактерий размером более 0,4 мкм. Подвергают фильтрат обработке в режиме обратного осмоса на селективных мембранах блока 6. Обрабатывают воду дозой 0,32-0,6 мг/л озона в контактной камере блока озонирования 7 в течение 5-9 мин. Далее с помощью источника ультрафиолетового излучения блока 8 воду окончательно обеззараживают. Ультрафиолетовую обработку конечного продукта выполняют в потоке, придавая ему вертикальную направленность, с размещением по оси симметрии водовода излучателя длиной волны 250-350 нм, предпочтительно, длиной волны 254 нм.

Ионный состав воды корректируют с помощью устройства минерализации 9, вводя приготовленный водный раствор солей кальция, магния и фосфора в соотношении: 1,9-2,1:1:1,8-2,2, соответственно.

Проводят коррекцию воды по фтору, йоду и селену с достижением заданных питьевых качеств воды.

Наполняют приготовленной искусственной минеральной водой, содержащей оптимальную комбинацию биогенных элементов, 2-6 накопительных баков 10 (снабженных двойными фильтрами аэрозащиты 11) и далее с помощью механизмов розлива 12 и 13 заполняют искусственной минерализованной водой тарные емкости (бутыли, бачки).

Заявленное устройство иллюстрируется следующими примерами его работы.

Пример 1
Осуществляют водозабор из природного источника. Выдерживают отобранную воду в танке в течение 4 ч. Направляют исходную жидкость на фильтр грубой очистки. Осуществляют регулировку жесткости и рН воды. Обрабатывают поток воды внешним источником ультрафиолетового излучения. Направляют фильтрат на угольный фильтр, задерживая органические частицы и обеззараживая воду от фенолов, пестицидов и гербицидов, а также от нитритов и нитратов. После чего на керамических фильтрах тонкой очистки с диаметром пор 0,4 мкм освобождают воду от твердых частиц, а также от болезнетворных бактерий и вирусов. Подвергают фильтрат обработке в режиме обратного осмоса на селективных мембранах. Обрабатывают воду дозой 0, 32 мг/л озона в контактной камере озонирования в течение 8 мин. Далее с помощью источника ультрафиолетового излучения воду окончательно обеззараживают. Ультрафиолетовую обработку конечного продукта выполняют в потоке, придавая ему вертикальную направленность, с размещением по оси симметрии водовода излучателя рабочей частотой 254 нм.

Ионный состав воды корректируют с помощью устройства минерализации, смешивая соли кальция, магния и фосфора с очищенной водой в специальном сосуде. Минерализуют очищенную воду до заданной концентрации.

Проводят коррекцию воды по фтору, йоду селену, бору и брому с достижением питьевых качеств воды.

Накапливают воду в накопительных баках, снабженных двойными аэрофильтрами с диаметром ячейки сетки 10 и 0,2 мкм. По мере необходимости осуществляют механизированный ручной и автоматизированный розлив жидкости из накопительных баков в тарные емкости, их укупорку.

Пример 2
Осуществляют водозабор из природного источника. Выдерживают отобранную воду в танке в течение 4 ч. Направляют исходную жидкость на фильтр грубой очистки от механических примесей. Осуществляют регулировку жесткости и рН воды. Обрабатывают поток воды ультрафиолетовым излучением. Направляют фильтрат на угольный фильтр, задерживая органические частицы и обеззараживая воду от фенолов, пестицидов и гербицидов, а также от нитритов и нитратов. После чего на керамических фильтрах тонкой очистки с диаметром пор 0,4 мкм освобождают воду от твердых частиц, а также от болезнетворных бактерий и вирусов. Подвергают фильтрат обработке в режиме обратного осмоса на селективных мембранах. Обрабатывают воду озоном дозой 0,49 мг/л в контактной камере озонирования в течение 6 мин. Далее с помощью источника ультрафиолетового излучения воду окончательно обеззараживают. Ультрафиолетовую обработку конечного продукта выполняют в потоке аналогично примеру 1. Ионный состав воды корректируют с помощью устройства минерализации согласно примеру 1. Минерализуют очищенную воду до заданной концентрации. Проводят коррекцию воды по фтору, йоду и селену с достижением питьевых качеств воды. Отпускают искусственную минерализованную воду потребителям согласно примеру 1.

Пример 3
Осуществляют водозабор из природного источника. Выдерживают отобранную воду в танке в течение 4 ч. Направляют исходную жидкость на фильтр грубой очистки от механических примесей. Осуществляют регулировку жесткости и рН воды. Обрабатывают поток воды внешним источником ультрафиолетового излучения. Задерживают на угольном фильтре органические частицы и очищают воду от фенолов, пестицидов и гербицидов, а также от нитритов и нитратов. После чего на керамических фильтрах тонкой очистки с диаметром пор 0,4 мкм освобождают воду от последних твердых частиц, а также от болезнетворных бактерий и вирусов. Подвергают фильтрат обработке в режиме обратного осмоса на селективных мембранах. Обрабатывают воду дозой озона 0,6 мг/л в контактной камере озонирования в течение 5 мин. Далее с помощью источника ультрафиолетового излучения воду окончательно обеззараживают. Ультрафиолетовую обработку конечного продукта выполняют в потоке аналогично примеру 1.

Ионный состав воды корректируют с помощью устройства минерализации согласно примеру 1 до заданной концентрации минеральных солей.

Проводят коррекцию воды по фтору, йоду и селену с достижением питьевых качеств воды. Воду накапливают и дозированно разливают потребителям в тарные емкости.

Выполнение двукратной обработки воды ультрафиолетовым излучением - на ранней стадии технологического процесса и на финишном этапе - обеспечивает устранение в первом случае возникновения и размножения колоний микроорганизмов, зоо- и фитопланктона, синезеленых и диатомовых водорослей в установке по мере ее работы; во-втором случае - обеспечивает окончательное обеззараживание полностью очищенной и умягченной воды.

Получаемая искусственная минерализованная вода имеет более полную физиологическую ценность за счет оптимизации соотношения кальция, магния и фосфора, а также фтора, йода и селена.

Источники информации
1. Патент США 5910233, кл. МПК B 01 D 15/00, НКИ 203/010, выдан 1977.

2. Авторское свидетельство РФ 1162754, кл. МПК С 02 F 9/00.

3. Рахманин Ю.А., Филиппова А.В., Михайлова Р.И., Беляева Н.Н. и др. Гигиеническая оценка субстанций минерализованной воды для коррекции минерального состава слабоминералиэованной питьевой воды. Гигиена и санит. 1990, авг. 8, с. 4-8.

Изобретение относится к области водоподготовки и может быть применено в качестве устройства для получения искусственной минерализованной воды. Устройство включает гидравлически последовательно соединенные блок предварительной очистки, блок регулирования жесткости и рН, блок ультрафиолетового обеззараживания с внешним излучателем, блок адсорбционной очистки, блок керамических фильтров, блок очистки методом обратного осмоса, блок ультрафиолетового обеззараживания с погружным излучателем, блок озонирования и блок минерализации. Данное изобретение позволяет повысить эксплуатационную надежность устройства и получать минерализованную воду с оптимальным соотношением основных биогенных элементов, а также апирогенную (безбактериальную) воду с заранее заданным минеральным составом. 1 ил.

Устройство для получения минерализованной питьевой воды, включающее блок предварительной очистки, блок абсорбционной очистки, блок озонирования, блок минерализации, отличающееся тем, что дополнительно введены блоки обеззараживания ультрафиолетовым излучением, блок регулирования жесткости и рН, блок очистки методом обратного осмоса и блок керамических фильтров, причем блок предварительной очистки, блок регулирования жесткости и рН, блок обеззараживания ультрафиолетовым излучением, блок абсорбционной очистки, блок керамических фильтров, блок очистки методом обратного осмоса, блок озонирования, блок ультрафиолетового излучения и блок минерализации соединены гидравлически последовательно.