СПОСОБ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ Российский патент 2025 года по МПК C02F1/28 C02F1/52 C02F1/62 

Изобретение относится к способам обработки воды и может быть использовано преимущественно при получении питьевых вод.

Из уровня техники известны способы обработки воды коагулированием, включающие добавление к воде минеральных солей с гидролизующимися катионами, анодное растворение металлов или простое изменение рН среды, если в обрабатываемой воде уже содержатся в достаточном количестве катионы, способные образовывать при гидролизе малорастворимые соединения. В практике очистки питьевых вод в качестве коагулянтов обычно используются соли алюминия, соли железа или их смеси в разных пропорциях. В редких случаях находят применение соли магния, цинка и титана (Бабенков Е.В. Очистка воды коагулянтами. -М: Наука, 1977, с. 72).

Известен наиболее близкий по совокупности существенных признаков, выбранный в качестве прототипа, способ очистки питьевой воды, включающий использование модифицированного доломитизированного кальцита в качестве фильтрующей загрузки с гранулометрическим составом фракции 2,0-3,0 мм (Портнова Т.М. Инновационные технологии в процессе получения воды питьевого назначения в ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» // Т.М. Портнова, Н.В. Гукова, Р.Ф. Витковская, А.О. Смирнов, А.О. Бодягин / Вестник СПБГУПТД, 2020. - С. 109-123).

Применение известного способа позволяет снизить содержание железа в очищаемой воде до значений <0,1 мг/л, а также снизить степень агрессивности воды на 30% по сравнению с исходной.

Недостатком известного способа является потеря материала загрузки за счет связывания углекислоты и выноса фильтрующего материала при промывке, что сокращает срок действия примененной загрузки и требует дополнительных финансовых затрат на дозагрузку.

Недостатком известного способа также является снижение качества водопроводов за счет прохождения по ним воды с рН не более 7,2.

Техническим результатом является сохранение фильтрующей загрузки на срок не менее 12 месяцев за счет уменьшения фракционного состава загрузки с одновременным обеспечением рН воды на выходе стабильно на уровне 8 путем увеличения поверхности контакта воды с загрузкой, что обеспечивает снижение коррозийной активности при стабильном качестве воды по показателям «общее железо» и алюминий.

Поставленная задача достигается тем, что проводят фильтрацию на доломитизированном кальците модифицированном с постоянным контролем качества воды на выходе фильтров, причем перед фильтрацией на доломитизированном кальците модифицированном фракцией от 1,0 до 1,5 мм в смеси с кварцевым песком с содержанием 28-32% по отношению к кварцевому песку, где фракция доломитизированного кальцита модифицированного не более 1,0 мм составляет 20-25% от общего его количества, осуществляют коагуляцию полиоксихлоридом алюминия дозой 0,5-0,8 мг/дм³.

Существенными признаками являются: коагуляция полиоксихлоридом алюминия дозой 0,5-0,8 г/л перед фильтрацией на доломитизированном кальците модифицированном с фракцией от 1,0 до 1,5 мм с кварцевым песком, с содержанием 28-32% по отношению к кварцевому песку, причем фракция доломитизированного кальцита модифицированного не более 1,0 мм составляет 20-25% от общего его количества. Совокупность этих признаков обеспечивает достижение технического результата, указанного выше.

Доломитизированный кальцит модифицированный имеет следующий физический состав: истинная плотность составляет 2670 кг/м³, насыпная плотность - 1450 кг/м³, измельчаемость не более 0,6%, истираемость не более 0,2%. Данная загрузка имеет следующий химический состав: CaCO₃⋅MgCO₃ составляет 95%, SiO₂ составляет 0,04%, Al₂O₃ составляет 0,6%, Fe₂О₃ составляет 0,1%. Главной особенностью данного материала является высокая механическая прочность и малая истираемость.

Способ очистки питьевой воды осуществляют на сооружениях водоподготовки, для лучшего понимания процессов коагуляции и фильтрации представлена схема на фиг.1, где: 1 - входной патрубок, 2 - резервуар, 3 - коагулянт полиоксихлорид алюминия, 4 - хлопья, 5, 9 - водопровод, 6 - контактный осветлитель, 7 - кальцит доломитизированный модифицированный, 8 - кварцевый песок.

Способ очистки питьевой воды осуществляют следующим образом.

Вода, поступающая на станцию по входному патрубку 1, которая вследствие вторичного загрязнения за счет коррозии стальных труб содержит от 0,14 до 0,38 мг/дм³ железа, попадает в резервуар 2, куда в тоже время дозируют коагулянт полиоксихлорид алюминия 3. Вода с образовавшимися в результате коагуляции хлопьями загрязняющих частиц 4 самотеком поступает по водопроводу 5 в фильтр 6, загруженный смесью кварцевого песка 8 и доломитизированного кальцита модифицированного 7 с содержанием 28-32% по отношению к песку и размером гранул от 1,0 до 1,5 мм. Протекание воды снизу-вверх через загрузку фильтра позволяет достичь стабильного качества по показателю «общее железо», увеличению рН воды, при одновременном снижении скорости коррозии воды, путем контактной коагуляции на загрузке контактных осветлителей - доломитизированном кальците модифицированном с фракцией от 1,0 до 1,5 мм с кварцевым песком, с содержанием 28-32% по отношению к кварцевому песку, за счет задержания хлопьев на поверхности зерен и одновременном растворении гранул кальцита. После этого очищенная вода поступает по трубопроводу 9 в резервуар чистой воды, где происходит дохлорирование гипохлоритом натрия, а затем воду перекачивают через насосную станцию потребителю. Дозагрузку доломитизированного кальцита модифицированного осуществляют 1 раз в 12 месяцев.

Была проведена оценка изменения качества обрабатываемой воды по показателям водородный показатель (рН), жесткость, алюминий и «общее железо». Оценка проводилась по данным исходной воды, поступающей на очистку, и качественным характеристикам на выходе с очистных сооружений. Исследования проводились в соответствии с ГОСТ Р 51232-98 от 1999-07-01 «Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества» и с ГОСТ 4011-72 «Вода питьевая. Методы измерения массовой концентрации общего железа».

В таблице 1 представлены исходные характеристики реагентов при проведении процессов коагуляции и фильтрации.

В таблице 2 представлены результаты очистки питьевой воды, измерения проводились на Водопроводной станции г. Сестрорецк.

Примеры 1-3 подтверждают, что применение фильтрующей загрузки, состоящей из доломитизированного кальцита модифицированного с размером гранул от 1,0 до 1,5 мм совместно с коагуляцией полиоксихлоридом алюминия, позволяет достичь технического результата.

Пример 1 демонстрирует использование большей дозы коагулянта полиоксихлорида алюминия перед фильтрацией, в результате чего наблюдается ухудшение качества очищенной воды по показателю алюминий.

Примеры 2 и 3 демонстрируют, что применение полиоксихлорида алюминия перед фильтрацией на доломитизированном кальците модифицированном с размером гранул от 1,0 до 1,5 мм, с содержанием 28-32% по отношению к кварцевому песку, при условии, что фракция <1,0 мм составляет от 20 до 25%, позволяет достичь технического результата с наилучшими результатами по показателям «общее железо», жесткость, рН и алюминий.

Прототип демонстрирует результаты фильтрации через доломитизированный кальцит модифицированный с фракцией 2,0-3,0 мм без предварительной коагуляции.

Оптимальным режимом является дозирование 0,6 г/л коагулянта полиоксихлорида алюминия перед фильтрацией на доломитизированном кальците модифицированном в соответствии с примером 2.

Изобретение относится к способам очистки питьевой воды. Согласно способу проводят фильтрацию питьевой воды на доломитизированном кальците модифицированном с постоянным контролем качества воды на выходе фильтров. Для фильтрации используют доломитизированный кальцит модифицированный фракцией от 1,0 до 1,5 мм в смеси с кварцевым песком с содержанием 28-32% по отношению к кварцевому песку. Фракция доломитизированного кальцита модифицированного не более 1,0 мм составляет 20-25% от общего его количества. Перед фильтрацией осуществляют коагуляцию полиоксихлоридом алюминия дозой 0,5-0,8 г/л. Технический результат: сохранение фильтрующей загрузки на срок не менее 12 месяцев за счет уменьшения фракционного состава загрузки с обеспечением рН воды на выходе на уровне 8 путем увеличения поверхности контакта воды с загрузкой, что обеспечивает снижение коррозионной активности при стабильном качестве воды по показателям «общее железо» и алюминий, обеспечив тем самым пролонгированное улучшение состояния инженерных коммуникаций систем транспортировки питьевой воды. 1 ил., 2 табл.

Способ очистки питьевой воды, включающий фильтрацию на доломитизированном кальците модифицированном с постоянным контролем качества воды на выходе фильтров, отличающийся тем, что перед фильтрацией на доломитизированном кальците модифицированном фракцией от 1,0 до 1,5 мм в смеси с кварцевым песком с содержанием 28-32% по отношению к кварцевому песку, причем фракция доломитизированного кальцита модифицированного не более 1,0 мм составляет 20-25% от общего его количества, осуществляют коагуляцию полиоксихлоридом алюминия дозой 0,5-0,8 г/л.