Способ сорбционной очистки питьевой воды

 

Изобретение относится к очистке питьевой воды. Способ включает последовательное фильтрование через дробленые природные минералы. Первым сорбентом является смесь цеолита и шунгита при содержании последнего 10 - 25 мас.%, вторым - шунгит. Расход воды 1,2 - 1,5 л/мин при отношении объемов сорбентов к часовому объему воды 1:36-45 и при равном массовом соотношении сорбентов.

Изобретение относится к очистке питьевой воды природными сорбентами.

Известно использование цеолита для доочистки воды (Береза А.И. и др. Использование природных цеолитов для улучшения качества вод. Современные проблемы природопользования. Сб. научн. трудов АН СССР, ДНЦ, Хабар. комплекс. НИИ, Владивосток, 1987, с. 81-84).

Недостатком этого способа доочистки воды является то, что цеолит накапливает микроорганизмы из воды, но не уничтожает их. При длительном нахождении цеолита во влажном состоянии он накапливает микроорганизмы, затем начинается размножение адсорбированных микробов в создаваемой цеолитом щелочной среде, что может привести к незапланированным "залповым" выбросам микроорганизмов (в том числе патогенных) в поток очищенной воды.

Известно использование цеолита для доочистки питьевой воды (Шабурова Г. В. и др. Обеззараживание воды с помощью природных цеолитов. Совершенствование технологических процессов производства новых видов пищевых продуктов и добавок. Использование вторичного сырья пищевых ресурсов. Всесоюзная научно-техническая конференция, Киев, 1991, ч. 2, с. 49). При этом отмечено снижение общего микробного числа исследуемой воды на 50 в сравнении с исходной. Обеззараживание воды с помощью природных цеолитов позволяет повысить стойкость к помутнениям биологической природы напитков, приготовленных на этой воде.

Однако этот способ также не позволяет исключить возможность размножения адсорбированных микробов во влажном цеолите.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что в известном способе сорбционной очистки питьевой воды, включающем фильтрование через дробленый цеолит, новым является то, что дополнительно в качестве второго сорбента используют дробленый шунгит с содержанием углерода не менее 30 воду последовательно пропускают сначала через первый сорбент смесь цеолита и шунгита при содержании последнего 10-25 мас. а затем через второй сорбент - шунгит, причем фильтрование ведут при расходе воды 1,2-1,5 л/мин, отношении объемов сорбентов к часовому объему воды 1:36-45 и при равном массовом соотношении сорбентов.

Задача изобретения создание высококачественного способа сорбционной очистки питьевой воды.

Технический результат, достигаемый при этом, состоит в том, что наличие шунгита в шихте цеолита приводит к уменьшению щелочности воды (особенно в состоянии остановки потока) и сдвигу рН в нейтрально-кислотную область (рН 7-5,5). В этих условиях рост патогенной микрофлоры прекращается.

Шунгит имеет сложный минеральный состав, включающий кварц, алюмосиликаты, углерод, и может использоваться как комплексный сорбент, обладающий одновременно свойствами углей и силикатов. Наиболее перспективными являются стратифицированные породы группы III А с содержанием углерода около 30 По сравнению с другими шунгитами они обладают наиболее приемлемыми параметрами геометрической структуры: удельной поверхностью 6-20 м²/г и более, суммарным объемом пор до 0,05-0,15 см³/см³> при эффективных радиусах 30-100 .

В предлагаемом способе удаление уже имеющихся в исходной воде микроорганизмов происходит как за счет сорбции на цеолите, так и за счет сорбции на шунгите. Наличие на выходе слоя шунгита, интенсивно сорбирующего микроорганизмы и имеющего кислую среду на поверхности минерала, приводит к полному изъятию микроорганизмов из воды, в том числе и тех, которые могут быть выброшены с предшествующего слоя цеолита, например Золотистый стафилококк, грибы семейства Кандида, кишечная палочка.

Способ сорбционной очистки питьевой воды осуществляют следующим образом.

Очищаемую воду последовательно пропускают через дробленые природные минералы. Размер частиц используемых сорбентов составляет 2-5 мм. В качестве первого сорбента используют смесь цеолита и шунгита группы III А, с содержанием последнего в пределах 10-25 мас. в качестве второго сорбента - только шунгит.

Расход воды устанавливают 1,2-1,5 л/мин при отношении объемов сорбентов к часовому объему воды 1:36-45 и равном массовом соотношении сорбентов.

Соотношение шунгита и цеолита в первом сорбенте выбрано из следующих соображений.

При отсутствии частиц шунгита в слое цеолита (особенно при перерыве в работе или остановке потока воды) по истечении некоторого времени, в слое происходит защелачивание среды и, как следствие этого, рост микрофлоры, осевшей на сорбенте из воды. Так, уже через несколько суток кишечная палочка (E.Coli) размножается настолько, что вода, прошедшая потом через такой слой, имеет бактериолоческие показатели значительно хуже нормативов для питьевой воды (Коли-индекс-КОЕ составляет десятки и сотни единиц, вместо значения 3 по ГОСТу 2874-82).

При добавлении 10 и более шунгита в слой цеолита кривая роста кишечной палочки очень пологая во времени (по сравнению с кривой роста для слоя без шунгита) и максимальное значение КОЕ при насыщении не превышает 3. При содержании шунгита в слое менее 10 кривая роста кишечной палочки более крутая во времени и в максимальном значении при насыщении КОН превышает 3, что недопустимо по ГОСТу. Таким образом, нижний предел содержания шунгита в слое цеолита не может быть меньше 10 мас.

Верхний предел содержания шунгита в слое цеолита (25) установлен исходя из достаточной сорбционной емкости слоя. Основная нагрузка на цеолит в большинстве случаев очистки питьевой воды приходится на поглощение растворенного в воде железа. Остальные ионы тяжелых металлов и других вредных примесей находятся, как правило, в питьевой воде в значительно меньших концентрациях, поэтому экспериментально верхний предел концентрации шунгита в слое цеолита был установлен для водопроводной питьевой воды с повышенным содержанием железа. Для обеспечения работы фильтрующей загрузки слоя цеолита с шунгитом в указанном в предлагаемом способе интервале расходных характеристик с характеристиками очищенной воды на выходе в пределах ГОСТ 2874-82 максимальная концентрация шунгита в слое цеолита (I сорбент) должна быть не более 25 При более высокой концентрации шунгита динамической емкости слоя цеолита недостаточно для обеспечения характеристик профильтрованной воды в пределах ГОСТ 2874-82.

Оптимизация расходных характеристик работы фильтра (расход воды 1,2-1,5 л/мин), отношение объемов сорбентов к часовому воды 1:36-45, равное массовое соотношение сорбентов) была проведена исходя из обязательности соблюдения требований ГОСТ 2874-82 для профильтрованной воды.

Данные эффективности очистки питьевой воды предлагаемым способом от ионов металлов приведены в таблице.

Устройство для осуществления заявляемого способа представляет собой, например, переносной фильтр, состоящий из двух спаренных корпусов цилиндрической формы и соединительных шлангов. Первый корпус заполнен смесью цеолита с шунгитом, а второй шунгитом. Перед работой фильтра один из шлангов надевают на водопроводный кран, через второй шланг очищенная вода поступает потребителю.

Санитарно-бактериологические исследования фильтра, реализующего предлагаемый способ, подтвердили наличие у него антимикробной активности. Фильтры, прошедшие испытания при пропускании воды, загрязненной кишечной палочкой в концентрации до 10³ КОЕ в литре, обеспечили ее очистку до требований ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая" (коли-индекс 3).

Результаты химического и санитарно-бактериологического исследований предлагаемого способа подтверждают, что предлагаемый способ позволяет значительно повысить степень очистки воды от микроорганизмов.

Формула изобретения

Способ сорбционной очистки питьевой воды, включающий фильтрование через дробленый цеолит, отличающийся тем, что дополнительно в качестве второго сорбента используют дробленый шунгит с содержанием углерода не менее 30% воду последовательно пропускают сначала через первый сорбент смесь цеолита и шунгита при содержании последнего 10 25 мас. а затем через второй сорбент шунгит, причем фильтрование ведут при расходе воды 1,2 1,5 л/мин, отношении объемов сорбентов к часовому объему воды 1 36 45 и при равном массовом соотношении сорбентов.

РИСУНКИ

Рисунок 1