способ сорбционной водоподготовки питьевой воды

Формула изобретения

Способ сорбционной водоподготовки питьевой воды, включающий водозабор воды из открытого водоема, предварительную очистку с помощью рабочего раствора в виде пульпы, очистку, включающую коагуляцию, отстаивание, фильтрацию через три фильтра с зернистой загрузкой и финишное обеззараживание, отличающийся тем, что рабочий раствор содержит пульпу из порошкообразных клиноптилолит-монтмориллонитовых руд и активированных углей с содержанием клиноптилолит-монтмориллонитовой руды 90% и активированного угля 10%, или пульпу из клиноптилолит-монтмориллонитовой руды, а на последнем этапе очистки дополнительно проводят фильтрацию воды через кассетные фильтры, при этом в первом и во втором фильтрах с зернистой загрузкой в качестве фильтрующего материала используют гранодиорит, а в третьем фильтре с зернистой загрузкой и в кассетных фильтрах - сорбент в виде дробленого цеолита клиноптилолитового состава, а финишное обеззараживание осуществляют с помощью ультрафиолетовых лучей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к водоподготовке питьевой воды из открытых водоемов природными сорбентами и может быть использовано для очистки воды с повышенной концентрацией растворенных и нерастворенных вредных веществ.

Известен способ очистки питьевой воды через измельченный магнетитовый кварцит и дробленый цеолит при равном массовом соотношении сорбентов (RU, п. 2041167, C02F 1/28).

Известен способ сорбционной очистки питьевой воды, включающий последовательное фильтрование через дробленые природные минералы, первым из которых 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 (RU, п. 2074120 от 26.07.1994 г., С02А 1/28).

В данных технических решениях очистка воды осуществляется путем фильтрации ее через стационарные фильтры с загрузкой дроблеными и измельченными сорбентами.

Недостатком данных технических решений является то, что сорбенты в таком состоянии имеют повышенную истираемость и измельчаемость и с учетом предела сорбционной емкости требуют периодической замены или регенерации.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является общеизвестный типовой способ водоподготовки воды из открытых водоемов, включающий водозабор воды из открытого водоема, предварительную очистку с помощью пульпы из порошкообразного активированного угля, очистку, включающую коагуляцию, хлорирование, отстаивание, фильтрацию через три фильтра с зернистой загрузкой - гранодиоритами и финишное обеззараживание в виде хлорирования. (Справочник по очистке природных сточных вод. М., «Высшая школа», 1994 г., стр.150).

Недостатком данного способа является то, что используемый на этапе предочистки активированный уголь, обладающий высокой сорбционной способностью, трудно выводится из технологической цепочки - часть его не улавливается в отстойниках и поступает через распределительную систему водопроводов потребителю вместе с загрязнениями. Кроме того, приготовление угольной пульпы осложняется ввиду высокой физико-механической прочности активированного угля, что значительно повышает трудозатраты и, как следствие, стоимость. Используемый в трех фильтрах в качестве зернистой загрузки гранодиорит обладает невысокой грязеемкостью, не является сорбентом и не может быть преградой для большинства растворенных в воде загрязнителей. Используется как аналог кварцевого песка в качестве инертного зернистого фильтрующего материала. В результате хлорирования образуются вредные для здоровья органические соединения, которые не поддаются очистке и в значительном количестве поступают в распределительную водопроводную систему.

Технический результатом заявляемого технического решения является улучшение качества очистки воды с повышенной концентрацией вредных веществ при снижении себестоимости очистки.

Технический результат достигается тем, что, в способе сорбционной водоподготовки питьевой воды, включающем водозабор воды из открытого водоема, предварительную очистку с помощью рабочего раствора в виде пульпы, очистку, включающую коагуляцию, отстаивание, фильтрацию через три фильтра с зернистой загрузкой и финишное обеззараживание, согласно изобретению рабочий раствор содержит пульпу из порошкообразных клиноптилолит-монтмориллонитовых руд и активированных углей с содержанием клиноптилолит-монтмориллонитовой руды 90% и активированного угля 10%, или пульпу из клиноптилолит-монтмориллонитовой руды, а на последнем этапе очистки дополнительно проводят фильтрацию воды через кассетные фильтры, при этом в первом и во втором фильтрах с зернистой загрузкой в качестве фильтрующего материала используют гранодиорит, а в третьем фильтре с зернистой загрузкой и в кассетных фильтрах - сорбент в виде дробленного цеолита клиноптилолитового состава, а финишное обеззараживание осуществляют с помощью ультрафиолетовых лучей.

Благодаря высоким сорбционным свойствам используемых сорбентов - клиноптилолит-монтмориллонитовой руды 90% и активированного угля 10%, в результате их совместного действия питьевая вода уже на этапе предочистки подвергается высококачественной очистке от растворенных вредных веществ - так, в значительной мере улавливаются тяжелые металлы, нефтепродукты, аммонийный азот и другие. Высокие же ионообменные и катионообменные свойства цеолита клиноптилолитового состава, используемого в третьем фильтре с зернистой загрузкой и в кассетных фильтрах, обогащают воду сбалансированным количеством полезных для человека микроэлементов, таких как калий, кальций, магний и натрий, и в то же время позволяют полностью доочистить воду от тяжелых металлов, радионуклидов, нефтепродуктов и других загрязнителей.

Использование в качестве основного сорбента дешевых цеолитовых руд значительно снижает себестоимость водоподготовки. Этому же в значительной степени способствует использование клиноптилолит-монтмориллонитовой руды, обладающей невысокой физико-механической прочностью, позволяющей снизить затраты на изготовление порошкообразного цеолита для приготовления пульпы. При очистке воды практически весь цеолит улавливается в отстойниках в связи с его достаточно высоким удельным весом, при этом он способствует и осаждению значительной части используемого порошкообразного активированного угля. Финишное обеззараживание воды ультрафиолетовыми лучами обеспечивает стабильное уничтожение микробов и бактерий.

Способ водоподготовки воды осуществляют следующим образом. Исходная вода, поступившая в систему для водоподготовки, вначале проходит предварительную очистку, для чего в очищаемую воду подают предварительно приготовленную рабочую пульпу, состоящую из 10% активированного угля и 90% из клиноптилолит-монтмориллонитовой руды, например, 1-й залежи Середочного месторождения Николаевского района Хабаровского края.

Приготовление рабочего раствора пульпы осуществляют следующим образом. Вначале готовят пульпу из активированного угля путем замачивания порошка в течение 1 часа в баках с механическим или гидравлическим перемешиванием с последующим введением в эту пульпу сухого порошка из клиноптилолит-монтмориллонитовой руды.

Размеры порошкообразных сорбентов для приготовления пульпы составляют 0,07-0,12 мм. Приготовленную смешанную рабочую пульпу подают в систему очистки при непрерывной ее подаче. Очищенная на стадии предочистки более чем на 50% вода далее проходит стадию основной очистки - это коагуляция, отстаивание и фильтрация через три фильтра с фильтрующим материалом, при этом первые два фильтра загружены грандиоритом, а третий фильтр - клиноптилолитом. На этапе финишной очистки вода подвергается фильтрации через кассетные фильтры с клиноптилолитовой фильтрующей загрузкой 1-3 мм, с последующим обеззараживанием ультрафиолетовыми лучами. Прошедшая все этапы водоподготовки по предлагаемому способу очищенная вода соответствует требованиям ГОСТ Р 51232-98 «Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества».

Заявляемый способ водоподготовки питьевой воды с использованием дешевого цеолитсодержащего сырья с обеспечением при этом высокого качества очистки воды с повышенной концентрацией вредных веществ найдет, по мнению автора, широкое промышленное применение.