Способ стабилизационной обработки питьевой воды Российский патент 2025 года по МПК C02F1/00 C02F1/66 

Изобретение относится к области стабилизационной обработки питьевой воды с индексом стабильности Ланжелье J<0 и может быть использовано для обработки питьевой воды во внутренних системах холодного и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий.

Известен способ обработки воды, включающий отстаивание, охлаждение, стабилизацию, согласно которому перед отстаиванием проводят дегазацию, а стабилизацию проводят двухступенчатым путем ввода ингибитора отложений минеральных солей: после отстаивания в количестве 0,3÷1,5 мг/дм³ и после охлаждения в количестве 0,2÷0,5 мг/дм³ (см. патент РФ №1360110, C02F 5/14).

Недостатком данного способа является сложность процесса стабилизации и высокая стоимость реализации. Это обусловлено тем, что стабилизация достигается путем многоступенчатой обработки: дегазации, отстаивания, охлаждения, двухэтапного дозирования ингибитора коррозии, и реализуется комплектом оборудования с высокими эксплуатационными и капитальными затратами.

Известен способ очистки воды путем пропускания воды через фильтрующий материал, содержащий диоксид марганца. В качестве фильтрующего материала используют 2 слоя, где первый слой - природный минерал пиролюзит фракции 0,3-0,7 мм, а второй - фильтр-подложка из сплава фторопласта и кальцинированной соды с размером пор 40÷100 мкм, причем массовое соотношение фторопласта и кальцинированной соды составляет 1:1 (см. патент РФ №2255049, C02F 1/64, C02F 103/04).

Недостатком известного способа очистки является сложная технология, обеспечивающая удаление железа и незначительно увеличивающая стабильность воды. Это обусловлено тем, что кальцинированная вода имеет сильную щелочную реакцию (рН=11) и при обработке питьевой воды потребуется автоматическое регулирование и контроль рН. Кроме того, процесс изготовления фильтра-подложки требует создания специального производства.

Известен способ очистки питьевой воды, включающий проведение контактной коагуляции сульфатом алюминия с фильтрацией на зернистой загрузке контактных осветлителей, последовательном введении (дозировании) CaCl₂ с дозой 15÷20 мг/дм³ по активному веществу, сульфата алюминия дозой 0,75÷0,8 мг/дм³ по Al2O3, технической соды с дозой по активному веществу 7÷9 мг/дм³ для снижения коррозионной активности воды. Введение хлористого кальция осуществляют до обработки коагулянтом, а введение соды технической осуществляют после фильтровальных сооружений, перед резервуарами чистой воды (см. патент РФ №2658068, C02F 1/52, C02F 1/58, C02F 1/50, B01D 21/01, C02F 103/04).

Недостатком данного способа является сложная и дорогостоящая технология. Это обусловлено тем, что для реализации требуется наличие реагентного хозяйства: дозирующего оборудования, емкостей для приготовления и хранения рабочих растворов, складских помещений.

Известен фильтр для очистки воды, в котором фильтрование производится через зернистый материал из кальцитов, содержащих в своем составе соединения кремния, магния и железа, образующие каркасно-пространственные структуры с основным веществом, содержание которых составляет 0,5÷1,6 мас.% (см. патент РФ №02086510, C02F 1/64).

Недостатком известного фильтра является невозможность снижения коррозионной активности воды при ее очистке. Это обусловлено тем, что зернистый материал используют только для осветления воды.

Известен способ очистки природных вод от железа, включающий предварительное озонирование в присутствии катализатора с последующей фильтрацией взвешенной фазы через фильтр. В качестве фильтра используют гранулированный мрамор, активированный трехвалентным гидроксидом железа. В качестве катализатора используют пероксид водорода в концентрации 2,0-3,0 мг/л. Размер гранул мрамора составляет 1-3 мм (см. патент РФ 2378203, C02F 1/64).

Недостатком данного способа является невозможность обеспечения стабилизационной обработки воды.

Известен способ очистки и минерализации природных вод, согласно которому исходную природную воду после предварительной грубой очистки подают в камеру окисления и подвергают ее эжекционной аэрации и кавитации, очищенную в процессе циркуляции воду фильтруют через зернистую загрузку. Природную воду дополнительно подвергают минерализации, пропуская через мелкодисперсный минерал с размером частиц 3-5 мм, содержащий карбонаты кальция и магния, например, доломита с содержанием 54,5% карбоната кальция и 44,5% карбоната магния или модифицированного доломита с содержанием 55% карбоната кальция и 43,5% карбоната магния и модифицирующих добавок (см. патент РФ №2646008 28.02.2018, C02F1/68).

Недостаток указанного способа состоит в том, что очистка воды от железа, марганца и других тяжелых металлов, и обогащения кальцием и магнием не сопровождается процессом ее стабилизации.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является способ стабилизации и осветления воды путем фильтрования через смесь мраморной крошки с песком или обожженный, полуобожженный магнезит - магномассу (СаСО₃+MgO) (см. Кульский Л.А., Гороновский И.Т. Устранение углекислотной агрессивности воды путем использования мраморно-песчаного слоя на скорых фильтрах и фильтрах АКХ: Информ. сообщ. М-ва коммун, хоз-ва УССР, 1955 г., с. 13, 17-18).

Недостатком данного способа является недостаточная эффективность снижения агрессивности воды, обусловленная невозможностью обеспечить необходимый уровень рН, щелочности и общей минерализации. Так водный показатель рН увеличивался не более чем на 1,0, жесткость на 0,2÷0,3 мг-экв/дм³, при этом минерализация происходит только ионами кальция. При фильтровании через загрузку, состоящую из одного минерала, не всегда удается добиться необходимого уровня стабильности питьевой воды. Для конкретного состава питьевой воды необходим определенный состав фильтрующей загрузки.

Техническая проблема известных решений заключается либо в невозможности обеспечить стабилизационную обработку воды, либо стабилизация воды увеличивается незначительно, причем при осуществлении стабилизационной обработки воды процесс носит сложный и дорогостоящий характер.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что способ стабилизационной обработки питьевой воды заключается в том, что фильтрование производят последовательно и поэтапно сначала через загрузку типа фильтрасорб, затем через загрузку, представляющую смесь Кальцита и Сорбента МС, массовое соотношение которых составляет 1:9 к 9:1 соответственно. Фракционный состав Кальцита 0,5÷1,5 мм, Сорбента МС 1,5÷5 мм при скоростях потока, обеспечивающих величину индекса стабильности Ланжелье J, стремящуюся к 0. Далее фильтрованную воду подвергают обработке микронным материалом, затем фосфатно-силикатным ингибитором коррозии с автоматическим контролем общей и питтинговой коррозии эталона, регулированием и управлением величины рН, электропроводности.

Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в улучшении показателей качества холодной и горячей воды за счет повышения стабильности питьевой воды во внутренних системах холодного и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий, что позволяет увеличить коррозионную стойкость конструкционных материалов водопровода, и, соответственно, увеличить срок службы санитарно-технического оборудования, и тем самым повысить надежность его работы.

Стабилизационную обработку воды осуществляют следующим образом.

Исходную питьевую воду подвергают фильтрованию через зернистую загрузку типа фильтрасорб, обеспечивающему улучшение органолептических показателей качества, удаление железа и снижения окисляемости, затем воду фильтруют через зернистую загрузку, представляющую смесь Кальцита и Сорбента МС. Кальцит насыщает воду ионами кальция, а Сорбент МС ионами магния, в результате при обработке маломинерализованной воды повышается физиологическая полноценность состава питьевой воды, которая нормируется содержанием этих ионов. При фильтровании воды через загрузку Кальцит и Сорбент МС рН увеличивается не более 1,0÷1,5 и 2,5÷3,0 единиц соответственно. Массовое соотношение и размер зерен загрузок зависит от величины рН, содержания ионов кальция, магния, щелочности, общего солесодержания и температуры воды. Если рН исходной воды 6,0÷6,5, то долю Сорбента МС в смеси загрузки увеличивают до 9:1, а также при высоком содержании ионов кальция по сравнению с содержанием ионов магния. При рН исходной воды 7,0÷7,5 низким содержанием ионов кальция увеличивают долю Кальцита в смеси загрузки в пределе до 9:1. Скорость фильтрования и высота слоя загрузки определяют процесс обогащения ионами кальция и магния, который зависит от размеров зерен и температуры. При фракционном составе Кальцита 0,5÷1,5 мм, Сорбента МС 1,5÷5 мм происходит осветление воды, а при фракционном составе менее 0,5 мм возрастают гидравлические потери в загрузке фильтра, наблюдается проскок зерен загрузки в щелях дренажа, что подтверждает нецелесообразность использования фракции менее 0,5 мм, а при фракции ≥5 мм осветление не происходит. Контроль процесса минерализации осуществляют с помощью автоматического измерения электропроводности и рН, по данным которых определяют индекс стабильности, необходимость промывки, дозагрузки и перезагрузки фильтра. Стабилизированную воду фильтруют на микронных фильтрах, предназначенных для задержания зерен загрузки, размер которых за счет растворения уменьшается до размера щелей дренажа фильтра. Коррозионную стойкость конструкционных материалов оценивают путем мониторинга общей и питтинговой коррозии, методом поляризационного сопротивления (например, прибор типа «Эксперт-004»). Фильтрованную стабилизированную воду обрабатывают фосфатно-силикатным ингибитором. Благодаря наличию в ней ионов кальция ускоряется процесс образования защитной пленки, что в итоге позволяет уменьшить дозу введения ингибитора и увеличить период времени, когда не требуется ингибирование. Заявляемое техническое решение позволяет получить стабильную воду, повысить коррозионную стойкость конструкционных материалов водопровода, улучшить органолептические показатели качества питьевой воды с уменьшением содержания железа, снизить перманганатную окисляемость и повысить физиологическую полноценность ее макро- и микроэлементного состава. Это в конечном итоге приводит к повышению качества питьевой воды и увеличенного срока службы и надежности работы внутренних систем холодного и горячего водоснабжения, при этом упрощается технология и уменьшается стоимость обработки.

Таким образом, заявляемый способ стабилизационной обработки питьевой воды обеспечивает улучшение показателей качества холодной и горячей воды за счет повышения стабильности питьевой воды во внутренних системах холодного и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий. Это позволяет увеличить коррозионную стойкость конструкционных материалов водопровода, и, соответственно, увеличить срок службы санитарно-технического оборудования, и тем самым повысить надежность его работы.

Изобретение относится к области стабилизационной обработки питьевой воды с индексом стабильности Ланжелье J<0 и может быть использовано для обработки питьевой воды во внутренних системах холодного и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий. Способ заключается в фильтровании воды через гранулированные, фракционные сорбционные, минерализующие загрузки и микронные материалы. Фильтрование производят последовательно поэтапно через загрузку фильтрасорб, затем через смесь Кальцита и Сорбента МС. Массовое соотношение Кальцита и Сорбента МС от 1:9 до 9:1 в зависимости от рН исходной воды. Фракционный состав Кальцита 0,5÷1,5 мм, Сорбента МС 1,5÷5 мм. Далее стабилизированную воду фильтруют на микронных фильтрах. Затем фильтрованную стабилизированную воду обрабатывают фосфатно-силикатным ингибитором. При стабилизационной обработке питьевой воды производят контроль процесса минерализации посредством измерения величины рН и электропроводности, по данным которых определяют индекс стабильности, коррозионную стойкость оценивают путем мониторинга общей и питтинговой коррозии. Технический результат: улучшение показателей качества холодной и горячей воды за счет повышения стабильности питьевой воды во внутренних системах холодного и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий, что позволяет увеличить коррозионную стойкость конструкционных материалов водопровода, и, соответственно, увеличить срок службы санитарно-технического оборудования, и тем самым повысить надежность его работы.

Способ стабилизационной обработки питьевой воды, заключающийся в ее фильтровании через гранулированные, фракционные сорбционные, минерализующие загрузки и микронные материалы, отличающийся тем, что фильтрование производят последовательно поэтапно через загрузку фильтрасорб, затем через смесь Кальцита и Сорбента МС, массовое соотношение которых от 1:9 до 9:1 в зависимости от рН исходной воды, фракционный состав Кальцита 0,5÷1,5 мм, Сорбента МС 1,5÷5 мм, далее стабилизированную воду фильтруют на микронных фильтрах, затем фильтрованную стабилизированную воду обрабатывают фосфатно-силикатным ингибитором, причем при стабилизационной обработке питьевой воды производят контроль процесса минерализации посредством измерения величины рН и электропроводности, по данным которых определяют индекс стабильности, коррозионную стойкость оценивают путем мониторинга общей и питтинговой коррозии.