СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ Российский патент 2012 года по МПК C02F1/52 C02F1/50 C02F103/04 

Изобретение относится к способам очистки воды и может быть использовано в области централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, преимущественно, при очистке поверхностных вод.

Широко известен способ очистки воды, включающий ее аммонирование, коагулирование, осуществляемое за счет ввода неорганического коагулянта, хлопьеобразование, последующее отделение хлопьев из воды осаждением и фильтрованием, а также обеззараживание хлорсодержащим реагентом, осуществляемое в две стадии: перед коагулированием - на первой и после фильтрования - на второй.

При этом в качестве хлорсодержащего реагента используют либо жидкий хлор, либо гипохлорит натрия, а аммонирование производят для пролонгирования обеззараживающего эффекта при транспортировке очищенной воды к потребителям[1].

Основными недостатками известного способа являются:

- невысокая степень очистки воды (в особенности цветной и маломутной) в зимний период, когда процесс хлопьеобразования протекает весьма вяло и образующиеся хлопья практически не отделяются от воды осаждением;

- недостаточная безопасность воды в эпидемическом отношении в тех случаях, когда исходная вода содержит энтеровирусы и цисты лямблий;

- образование при обеззараживании хлорорганических соединений, большая часть из которых обладает канцерогенными свойствами.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ очистки воды, включающий ее аммонирование, коагулирование, осуществляемое за счет ввода неорганического коагулянта, хлопьеобразование, осуществляемое путем непрерывной рециркуляции части образующихся хлопьев, отделение хлопьев из воды осаждением и фильтрованием, а также обеззараживание, производимое в две стадии, обработкой воды ультрафиолетом - на первой и введением хлорсодержащего реагента после отделения хлопьев - на второй.

При этом в данном способе (как и в рассмотренном выше) в качестве хлорсодержащего реагента используют жидкий хлор либо гипохлорит натрия, а аммонирование осуществляют для пролонгирования обеззараживания при транспортировке очищенной воды к потребителям [2].

Данный способ по сравнению с широко известным обеспечивает гораздо более высокую степень очистки воды за счет интенсификации процесса хлопьеобразования и, соответственно, лучшего отделения хлопьев из воды осаждением.

Вместе с тем, и этот способ обладает рядом существенных недостатков:

- сложность реализации, обусловленная необходимостью, с одной стороны, в процессе хлопьеобразования осуществлять непрерывную рециркуляцию части образующихся хлопьев, а с другой, применять обработку воды ультрафиолетом для повышения эффекта обеззараживания;

- образование на второй стадии обеззараживания хлорорганических соединений, большая часть из которых (как отмечалось выше) обладает канцерогенными свойствами.

Целью предлагаемого изобретения является разработка такого способа очистки воды, при котором стабильно и надежно достигалась бы степень очистки, соответствующая современным требованиям, при одновременном улучшении технико-экономических показателей за счет упрощения способа и, соответственно, снижении затрат, связанных с его реализацией.

Поставленная цель согласно изобретению достигается за счет того, что в способе очистки воды, включающем: коагулирование, осуществляемое за счет ввода неорганического коагулянта, хлопьеобразование, последующее отделение хлопьев из воды осаждением и фильтрованием, а также обеззараживание, процесс очистки производят с использованием композиции на основе водного раствора полигексаметиленгуанидина гидрохлорида (ПГМГ) и алкилдиметилбензиламмония хлорида, вводя указанную композицию в воду в две стадии, из которых на первой - после ввода коагулянта перед хлопьеобразованием, а на второй - после отделения хлопьев из воды осаждением.

Целесообразно, чтобы соотношение компонентов, входящих в композицию, составляло в мас.%:

полигексаметиленгуанидин гидрохлорид 37,9-46,4 алкилдиметилбензиламмоний хлорид 7,0-8,6 вода остальное

Пример

Воду поверхностного водоисточника, характеризующуюся: цветностью 130-140 град, мутностью 3,8-4,5 мг/л, окисляемостыо 14,2-14,8 мгO₂/л, содержащую в 100 мл общее микробное число (ОМЧ) - 132, общее число бактерий (ОКБ) - 95, число термотолерантных колиформных бактерий - 60, очищают отстаиванием, фильтрованием и обеззараживанием.

Проводят несколько серий опытов. Во всех сериях опытов доза неорганического коагулянта составляла 12,5 мг/л (по Аl₂О₃), время хлопьеобразования составляло 25 мин, а скорость фильтрования 6,3 м/ч (при высоте загрузки 1,5 м и крупности зерен в ней от 0,6 до 1,7 мм). Время пребывания очищенной воды в специальной контактной емкости (имитирующей резервуар чистой воды и обеспечивающей временной контакт обеззараживающего агента с водой) составляло около 35 мин.

Основным критерием эффективности испытуемых способов являлось соответствие показателей качества очищенной воды современным отечественным требованиям.

Первая серия опытов была направлена на изучение эффективности использования композиции на основе водного раствора полигексаметиленгуанидина гидрохлорида и алкилдиметилбензиламмония хлорида в процессе очистки воды. При этом при проведении испытаний в качестве указанной выше композиции использовали производимый в России реагент «ДЕЗАВИД концентрат», в котором соотношение компонентов составляет, в мас.%:

полигексаметиленгуанидин гидрохлорид 37,9-46,4 алкилдиметилбензиламмоний хлорид 7,0-8,6 вода остальное

Дополнительным критерием при проведении испытаний являлось получение остаточной величины реагента «ДЕЗАВИД концентрат» в количестве, не превышающем 0,1 мг/л по основному действующему веществу (ПГМГ), то есть величины, соответствующей ПДК.

При проведении испытаний реагент «ДЕЗАВИД концентрат» водили в воду в одну стадию: перед хлопьеобразованием либо перед поступлением очищенной воды в контактную емкость или в две стадии: на первой из которых указанный реагент вводили в воду после ввода коагулянта перед хлопьеобразованием, а на второй - после отделения хлопьев из воды осаждением.

Испытания показали, что только при двухстадийном вводе композиции в воду достигалась необходимая степень ее очистки.

Вторая серия опытов была направлена на изучение эффективности предлагаемого способа по отношению к известному.

Показатели качества очищенной осаждением и фильтрованием воды перед ее поступлением в контактную емкость приведены в таблице 1.

Показатели качества очищенной воды на выходе из контактной емкости, рассчитанной, как отмечалось выше, на время пребывания воды в ней 35 минут, приведены в таблице 2.

Таблица 1 Основные показатели качества очищенной воды перед ее поступлением в контактную емкость Показатели качества воды Испытанные способы известный предлагаемый Мутность, мг/л 0,05-0,08 0,06-0,08 Цветность, град 11,2-11,5 10,0-11,1 Окисляемость, мгO₂/л 4,8-5,0 3,4-3,6 Алюминий ост., мг/л 0,05-0,09 0,03-0,04 ОМЧ, KOE/ мл 2,5-6,0 3,0-4,0 ОКБ, KOE/100 мл 4,3-5,0 5,7-6,9 ТКБ, KOE/100 мл 1,7-2,2 2,1-3,2 Хлороформ, мг/л 55-62 - Дезавид (по ПГМГ), мг/л - 0,05-0,06

Таблица 2 Основные показатели качества очищенной воды на выходе из контактной емкости Показатели качества воды Испытанные способы известный предлагаемый Мутность, мг/л 0,05-0,08 0,06-0,08 Цветность, град 11,2-11,5 10,0-11,1 Окисляемость, мгO₂/л 4,8-5,0 3,4-3,6 Алюминий ост., мг/л 0,05-0,09 0,03-0,04 ОМЧ, KOE/ мл 0 0 ОКБ, KOE/100 мл 0 0 ТКБ, KOE/100 мл 0 0 Хлороформ, мг/л 59-66 - Дезавид (по ПГМГ), мг/л - 0,08-0,10

Как следует из данных, представленных в таблице 2, известный и предлагаемый способы позволяют получать в результате очистки воду, соответствующую по показателям качества существующим нормативам.

Вместе с тем, результаты проведенных испытаний показали, что предлагаемый способ обладает рядом существенных преимуществ по сравнению с известным:

- характеризуется простотой и экономичностью, так как при его реализации не требуется осуществлять в камерах хлопьеобразования непрерывную рециркуляцию части образующихся хлопьев, а также обеспечивается возможность исключить из процесса очистки воды аммонирование, хлорирование и обработку ультрафиолетом;

- обеспечивает более эффективную степень очистки, так как при его реализации, за счет отказа от хлорирования, в очищенной воде отсутствуют какие-либо хлорорганические соединения, часть из которых обладает канцерогенными свойствами. Кроме того, при его реализации достигается более глубокая очистка воды по таким показателям как: величина остаточного алюминия и окисляемость.

Дополнительно проведенные исследования показали, что обеззараживание воды, осуществляемое предлагаемым способом, позволяет увеличить пролонгирующий эффект по сравнению с известным. Так, в предлагаемом способе он составляет 2,0-2,5 месяца, в то время как в известном он не превышает 2-х недель.

Указанные выше преимущества предлагаемого способа в значительной степени обусловлены тем, что при двухстадийном вводе в воду композиции (на основе водного раствора полигексаметиленгуанидина гидрохлорида и алкилдиметилбензиламмония хлорида) последняя на первой стадии ввода в загрязненную воду преимущественно играет роль катионного флокулянта, а на второй - в осветленную воду, обеззараживающего реагента.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №656972, кл. С02F 1/18, 1977.

2. Патент РФ №2258677, кл. С02F 9/04, 2005 (прототип).

Изобретение может быть использовано в области централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, преимущественно при очистке поверхностных вод. Способ включает коагулирование, осуществляемое за счет ввода неорганического коагулянта, хлопьеобразование, последующее отделение хлопьев из воды осаждением и фильтрованием, а также обеззараживание. Причем очистку воды ведут с использованием композиции на основе водного раствора полигексаметиленгуанидина гидрохлорида и алкилдиметилбензиламмония хлорида, при этом соотношение компонентов, входящих в композицию, составляет в мас.%: полигексаметиленгуанидин гидрохлорид 37,9-46,4; алкилдиметилбензиламмоний хлорид 7,0-8,6; вода - остальное. Указанную композицию вводят в воду в две стадии, из которых: на первой - после ввода коагулянта перед хлопьеобразованием, а на второй - после отделения хлопьев из воды осаждением. Изобретение обеспечивает высокое качество очистки воды, соответствующее современным требованиям, при одновременном улучшении технико-экономических показателей. 2 табл.

Способ очистки воды, включающий коагулирование, осуществляемое за счет ввода неорганического коагулянта, хлопьеобразование, последующее отделение хлопьев из воды осаждением и фильтрованием, а также обеззараживание, отличающийся тем, что процесс очистки воды ведут с использованием композиции на основе водного раствора полигексаметиленгуанидина гидрохлорида и алкилдиметилбензиламмония хлорида, при этом соотношение компонентов, входящих в композицию, составляет в мас.%:
полигексаметиленгуанидин гидрохлорид 37,9-46,4 алкилдиметилбензиламмоний хлорид 7,0-8,6 вода остальное,