Способ обеззараживания питьевой воды Советский патент 1983 года по МПК C02F1/76 C02F1/76 C02F101/10 C02F101/12 C02F101/16 C02F103/02 C02F103/04 

(54) СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Изобретение относится к способам обеззараживания водаа и может быть использовано в хозяйственно-питьевом водоснабжении, в- особенности при подаче воды по водоводам большой протяженности.

Известен способ обеззараживания воды с помощью хлорирования газообразным хлором или хлорсодержащими неорганическими веществами l.

Недостатками известного способа являются повьойенный расход хлора, особенно при. обработке цветных вод, и кратковременность эффекта обеззараживания воды.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ обеззараживания питьевой воды, включающий первичное хлорирование, обработку неорганическим коагулянтом, осветление, аммонизацию и вторичное хлорирование.

Достоинствами этого способа являются возможность снижения дозы хлора в ряде случаев на 25-30% и более длительное поддержание остаточного хлора в воде до 4-5 ч {2.

Однако способ имеет недостатки связанные с процессом агфюнизации

воды, например снижение бактерицидности хлора в 3-25 раз за счет превращения его в хлорамины и необходимость вследствие этого увеличений времени контакта хлора с водой до подачи ее потребителю.

Цель изобретения - повышение степени обеззараживания и стабилизации остаточного хлора в воде.

10

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу в качестве аммоний-хлорсодержащего реагента используют хлорированные гидантоины содержащие хлор и аммоний в соотно15шении 1:1-1:2,

Кроме того, в качестве хлорированных гидантоинов используют или 1,З-диклор-5,5-диметилгидантоин t или монохлор-5,5-диметилгидантоин

20 -ИЛИ смесь вышеуказанных соединений.

При этом 1,З-дихлор-5,5-диметилгидантоин содержит вдвое больше активного хлора, чем монохлор-5,5-диметилгидантоин , и при его применения

25 весовой расход реагента при одной и той же дозе хлора практически в 2 раза меньше, т.е. в воду вводится вдвое меньше органики и соответственно в фильтрате вдвое ниже кон30центрация остаточных количеств ди-

метилгидантоина. В этом случае соотношение хлора к аммонию 1:1 (молей на моль).

Однако 1,3 дихлор 5,5-диметилгидантоин ограничено растворим в воде - 0,1%, .т.е. крепость раствора для обеззараживания в пересчете на хлор не может превысить 1 г/л.

Напротив, монохлор 5,5-диметилгидантоин растворим в воде до концентрации 4%, т.е. в 40 раз выше. При его применении соотношение хлора к аммонию увеличивается до 1:2 (молей на моль), поскольку монохлор-5,5-диметилгидантоин содержит вдво меньше активного хлора.

По этой причине при введении в вду монохлор 5,5-диметилгидаптоина количество введенных органических веществ в пересчете на единицу хлора и содержание остаточных количеств диметилгидантоина в Фильтрате удваивается по сравнению с 1,3-дихлор-5,5-диметилгидантоином,

Таким образом, соотношение хлора к аммонию зависит от применяемого реагента и может составлять от 1:1 (молей на моль) при применении 1,3-дихлор-5,5-диметилгидантоина до 1:2 (молей на моль) при применении монохлор-5,5-диметилгидантоина. При применении смеси этих реагентов молякдоё отношение хлора к аммонию может принять любое дробное значе-. ние больше 1 и меньше 2.

Соответственно при этом меняется содержание остаточного хлора в воде его окислительная способность и длительность стабилизирующего действия аммония на остаточный хлор, что позволяет в каждом конкретном случа как это и требуется правилами эксплуатации водопроводов подобрать оптимальное соотношение хлора и аммония в зависимости от содержания солей аммония в исходной воде, от длины водовода, наличия промежуточных резервуаров и времени пребывания воды в них.

Использование в качестве реагент для вторичного хлорирования и стабилизации остаточного хлора 1,3-дихлор-5,5-диметилгидантоина (дихлорантин-ДХА) практически не снижает бактерицидности хлора, как это свойственно аминам вообще, а органическ аминам в особенности.

Это объясняется тем, что из трех валентностей азота, входящего в состав дал, две связывают азот в кольцо пиридина, вследствие этого хлор, насыщающий третью валентность азота весьма подвижен и легко гидролизуется, образуя гипохлорит-ион.

Таким образом, гипохлорит-ион, обраэовавйшйся вследствие гидролиза обладает бактерицидным действием, не уступающим действию гаэообразного хлора, а оставшийся в составе ДХА хлор может диссоциировать (вследствие низкой константы диссоциаии при ступенчатом гидролизе) лишь по мере исчезновения из воды гипрохлорит-иона, т.е. при снижении в. воде содержания остаточного хлора..

Механизм протекания этого процесса обеспечивает длительное, в течение нескольких суток, присутствие остаточного хлора в воде при обработке ее ДХА, т.е. стабилизирует остаточный хлор в воде, что дает возможность использовать предлагаемый способ взамен многократного хлорирования и аммонизаций воды по длине водовода при большой его протяженности, применяемых в отдельных случаях..

Пример 1. Фильтрат водопроводной станции, полученный, после первичного хлорирования воды перед осветлителями с взвешенным осадком при дозе 3 -мг/л при коагуляции сернокислым алюминием при дозе 4 мг/л ()/ а также вторичного хлорирования воды после фильтров при дозе 2.мг/л и. аммонизаций при дозе 0,8 мг/л, отбирают в емкости. При этом фильтрат характеризуется следующими показателями: температура 4г5°С, прозрачность больше 300 см по кресту, цветность 8 град, щелочность 2,1 мг-экв/л, рН 7,4, окисляемость 3,2 мг/л Q, общий азот 0., 84 мг/л, остаточный алюминий 0,23 мг/л, остаточный хлор активный 1,43 мг/л, общий 2,36 мг/л.

Перед поступлением фильтрата в резервуар чистой воды его запах составляет 5 баллов (хлорный), а привкус - 4 балла (лекарственный).

Из емкости отбирают пробы воды дпя выявления динамики изменения концентрации остаточного хлора в зависимости от времени и для определения бактерицидности воды.

П р и м е р 2. .Фильтрат водопроводной станции, взятый после фильтров до вторичного хлорирования и аммонизаций, т.е. обработанный первичной дозой хлора 3 мг/л и сернокислым алюминием в дозе 4 мг/л (Ае2Оз), осветленный в осветлителях с взвешенным осадком и отфильтрованный через скорые песчаные фильтры, обрабатывают взамен вторичного хлорирования газообразным хлором, 1,З-дихлор-5,5-диметилгидантоином, или монохлор-5,5-диметилгидантоином, или смесью 1,З-дихлор-5,5-диметилгидантоина и монохлор-5,5-диметилгидантоина.

Доза хлорированного гидантоина в пересчете на хлор составляет 2,5 мг/л.

При зтом соотношение хлора к аммонию меняется от1:1 (молей на моль) при применении 1,3-дихлор 5,5-диметилгидантоина до 1:2 (молей на моль)

при применении монохлор-5,Б-диметилгидантоина. При применении смеси эт реагентов молярное отношение хлора к аммонию дробное, т.е. больше 1 и меньше 2.

Качество фильтрата, взятое для опытов до введения на станции вторичного хлора и аммиака, характеризуется следующими показателями: температура 4,5°С, прозрачность больше 300 см по кресту;.цветность 7 град.; щелочность 2,2 мг-экв/л; рН 7,45; окисляемость 5,4 мг/л Oj; общий азот 0,16 мг/л; остаточный алюминий 0,28 мг/л; остаточный хлор отсутствует; запах и привкус 1 балл (болотный). ,

-Влияние хлорированных гидантоино на содержание остаточного хлора и коли-титр при вторичном обеззараживании воды показано в табл.1. Как видно из таблицы, применение хлорированных гидантоинов взамен вторичного хлорирования хлором и аммонирования аммиаком обеспечивает получение воды, отвечающей по своем качеству требованиям FOCT-2874-73 по бактериологическ1 5 показателям, и содержащей остаточный хлор в течение 7 сут, в том числев пределах ,2 мг/л в течение 2 сут.

Раствор смеси 1,3-дихлор-5,5-диметилгидантоина 333 333 333 300 300

и монохлор-5,5-диметил- l7TO T7lO 1,То 0780 0776

гидаитоина

Это обеспечивает возможность применения хлорированных гидантоинов для стабилизации остаточногчэ хлора в воде.

Основные расчетные параметры технико-экономической .эффективности сведены в табл.2.

Экономическая эффективность от применения для стабилизации воды

t ДХА для станции 100 тыc.мVcyт по приведенным затратам составляет 2575 руб./г. .

Таким образом, технико экскоми5ческими преимуществами предлагаемого способа являются возможность осуществления процесса вторичного хлорирования и аммонирования.воды при помощи одного реагента вместо двух, возможность.стабилизации ос0таточного хлора на весьма длительное время, что позволяет без дополнительного хлорирования подавать воду по трубопроводам большой протяженности. Использование предлага5емого способа наиболее полезно при использовании в условиях незакольцойанной водопроводной смеси, имеющей тупиковые участкиj в том числе на сельских групповых водопроводах.

Т .а б л и ц а 1

230 111

о7бз о7з1

Хлора

Хлора 212 0,63

Аммиака

Аммиака 169 0,5

ПредлагаДХА 183.

ДХА 0,5 емый Формула изобретения 1. Способ обеззараживания питьевой воды/ включающий хлорирование, обработку неорганическим коагулянтом, осветление и обработку аммоний хлорсодержащим реагентом, о т л и ч аою щ и и с я тем, что, с целью повьшения степени обеззараживания и стабилизации остаточного хлора в воде, в качестве аммоний-хлорсодержащего реагента используют хлорированные гидантоины, содержащие зшор и аммоний в соотношении 1:1-1:2.

Таблица 2

48002

51556

45796

48981

9256

47871 2.Способ по П.1, о т л и ч. а ющ и и с я тем, что в качестве хлорированных гидантоинов используют или 1,З-дихлор-5,5-диметилгидантоин, или монохлор-5,5-диметилгидантоин, или смесь вышеуказанных соединений. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Клячко В.А,, Апельцин Н.Э. Очистка природных вод. М., Стройиздат,.1971, с. 288-316. 2.Черкинский С.Н. Руководство по гигиене водоснабжения, М., Медицина 1975, с. 155-161.