СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ

СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ


RU (11) 2233801 (13) C1

(51) 7 C02F1/50, C02F1/76, C02F103:36 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 15.01.2008 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2003110857/15 
(22) Дата подачи заявки: 2003.04.16 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.04.16 
(45) Опубликовано: 2004.08.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2187464 С1, 20.08.2002. RU 2051958 С1, 10.01.1996. US 5565109 А, 15.10.1996. WO 97/07062 А1, 27.02.1997. US 5942126 А, 24.08.1999. US 5227144 А, 13.07.1993. ЕР 0119560 А2, 26.09.1984. US 6037318 А, 14.03.2000. CN 1341564, 27.03.2002. US 6471974 А, 29.10.2002. 
(72) Автор(ы): Ивлева Г.А. (RU); Козина А.К. (RU); Колядкина Г.С. (RU); Меркулова Л.И. (RU); Кандыбина Г.М. (RU); Мотовилова Н.Б. (RU); Родина И.С. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Федеральное государственное унитарное предприятие Комплексный научно-исследовательский и конструкторско- технологический институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии "НИИ ВОДГЕО" (RU) 
Адрес для переписки: 119826, Москва, Комсомольский пр-т, 42, стр.2, ФГУП "НИИ ВОДГЕО", патентный отдел 

(54) СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ 

Изобретение относится к способам обеззараживания природных вод хлорсодержащими соединениями и может найти применение в технологии очистки для хозяйственно-питьевых целей, для снижения образования побочных особо токсичных канцерогенных продуктов - тригалогенметанов (ТГМ). Для осуществления способа обеззараживание воды, содержащей органические загрязнения, ведут обработку воды ингибитором и гипохлоритом; причем в качестве ингибитора применяют сульфит или сульфид натрия при массовом соотношении последних к единице активного хлора 1,0-1,5 и 0,1-0,2 соответственно, процесс осуществляют в две стадии с обработкой воды ингибитором на первой стадии и гипохлоритом - на второй при поддержании рН равным 6-9, отношении длительности контактирования обеззараживаемой воды с ингибитором на первой стадии к длительности контактирования воды с гипохлоритом - на второй, равном 1:(15-30); при этом процесс ведут до содержания остаточного активного хлора не ниже 0,6 мг/л. Способ обеспечивает снижение образования тригалогенметанов при обеззараживании природных вод и улучшение органолептических и санитарно-гигиенических показателей воды. 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к способам обеззараживания природных вод хлорсодержащими соединениями и может найти применение в технологии очистки воды для хозяйственно-питьевых целей, а более конкретно для снижения образования побочных, особо токсичных, канцерогенных продуктов - тригалогенметанов (ТГМ).

Известен способ обеззараживания природной воды путем обработки ее смесью гипохлорита и бората кальция и соответствующих кислот -хлорноватистой и борной для создания повышенного содержания свободного хлора в воде, стабилизации рН и сокращения нежелательных побочных эффектов, проявляющихся при использовании только одного гипохлорита кальция (см. заявку US №6022480 от 04.09.97 г., кл. С 02 F 1/50, опубл. ИСМ №2, 2001 г.).

Недостатком известного способа является отсутствие возможности его применения для обеззараживания питьевой воды из-за повышенного содержания бора (выше нормированного), а также недостаточного эффекта снижения образования ТГМ.

Известен способ обеззараживания природных вод путем обработки их составом, содержащим бикарбонат, карбонат натрия и связующее, с одновременным введением хлорирующего реагента для регулирования рН и предотвращения образования хлорсодержащих летучих соединений (см. заявку US №6054056, кл. С 02 F 1/76, от 14.12.98 г., опубл. ИСМ №4, 2001 г.).

Недостаток известного способа заключается в том, что он не предотвращает образования ТГМ при одновременном введении хлорагента вследствие скорой кинетики процесса. Кроме того, применение способа ограничено содержанием катионов жесткости и величиной рН.

Известен способ обеззараживания природных вод путем стабилизации непрерывных условий галогенирования в точке проскока обработкой хлорсодержащим реагентом при поддержании заданного значения окислительно-восстановительного потенциала регулированием скорости подачи хлорсодержащего реагента для предупреждения накопления токсичных хлорированных продуктов (см. заявку US №6143184, кл. С 02 F 1/76, приоритет 02.03.99 г., опубл. ИСМ №11, 2001 г.).

Недостатком известного способа является невысокий эффект предотвращения образования ТГМ из-за сложности регулирования подачи реагента, обусловленной высокой скоростью реакции взаимодействия органических соединений воды с хлорсодержащим реагентом, и фиксации момента проскока.

Известен способ обеззараживания природных вод путем их одновременной обработки хлорсодержащим реагентом и моноперсульфатом калия (см. заявку US №6149819, кл. С 02 F 1/76, приоритет 02.03.99 г., опубл. ИСМ №11, 2001 г.).

Недостатком известного способа является отсутствие возможности предотвращения образования ТГМ и канцерогенных соединений хлора в окисленной форме (СlO-3) при одновременном введении реагентов.

Известен способ обеззараживания воды с содержанием не менее 0,2% органических примесей, наиболее близкий по назначению и технической сущности к заявляемому, путем ее обработки реагентом из группы хлора, брома, бромохлорида, гипогалита щелочного или щелочно-земельного металла, галогенированного гидантоина или цианурата и ингибиторами - соединениями азота из группы n-толуолсульфамида, диметилгидантоина, метилэтилгидантоина, циануровой кислоты, карбамида и др. при соотношении хлорсодержащего реагента и соединения азота (0,1-10):1 для снижения содержания органических галогенсодержащих побочных продуктов (см. заявку US №5565109, С 02 F 1/50 с приоритетом 14.10.94 г., опубл. ИСМ №9, 1997 г.).

Недостатком известного способа является невысокий эффект снижения содержания ТГМ (0,22-0,23 мг/л по хлороформу) вследствие введения в качестве ингибитора сложных органических соединений, способствующих повышению концентрации ТГМ, и вторичное загрязнение обеззараживаемой воды азотсодержащими соединениями, ухудшающими качество воды настолько, что она становится не пригодной для питьевых целей.

Техническим результатом заявляемого способа является снижение образования тригалогенметанов при обеззараживании природных вод и улучшение органолептических и санитарно-гигиенических показателей воды.

Технический результат достигается тем, что в способе обеззараживания воды, содержащей органические загрязнения, включающем обработку воды ингибитором и гипохлоритом, в качестве ингибитора применяют сульфит или сульфид натрия при массовом соотношении последних к единице активного хлора 1,0-1,5 и 0,1-0,2 соответственно, процесс осуществляют в две стадии с обработкой воды ингибитором на первой стадии и гипохлоритом - на второй при поддержании рН равным 6-9, отношении длительности контактирования обеззараживаемой воды с ингибитором на первой стадии к длительности контактирования воды с гипохлоритом на второй, равном 1:(15-30); при этом процесс ведут до содержания остаточного активного хлора не ниже 0,6 мг/л.

Способ осуществляют следующим образом.

Природную воду с температурой 18-20°С, содержанием резорцина 0,8-1,0 мг/л, мутностью 1,3-1,5 мг/л, щелочностью 4,80-5,2 мг-экв/л, жесткостью 6,2-6,4 мг-экв/л, перманганатной окисляемостью 5,9-6,1 мг O2/л, концентрацией хлороформа (2,6-2,8)10-3 мг/л на первой стадии обрабатывают ингибитором - сульфитом или сульфидом натрия, вводимым в количестве 6,3-7,5 мг/л и 0,5-1,0 мг/л соответственно и выдерживают при перемешивании в течение 2-3 минут.

Введение ингибитора перед введением хлор-агента - гипохлорита - необходимо для подавления процесса окисления органических загрязнений воды активным хлором и, следовательно, предотвращения образования побочных токсичных, канцерогенных продуктов - хлорпроизводных, в частности летучих ТГМ.

На второй стадии в воду, обработанную вышеуказанным способом, добавляют гипохлорит в количестве 5 мг при поддерживании массового соотношения сульфита или сульфида натрия к единице активного хлора 1,0-1,5 и 0,1-0,2 соответственно; продолжительность экспозиции составляет 30-90 минут, рН 6-9, процесс ведут до содержания активного хлора не ниже 0,6 мг/л, а отношение длительности контактирования обеззараживаемой воды с ингибитором на первой стадии к длительности контактирования воды с гипохлоритом на второй поддерживают равным 1:(15-30).

Для обеспечения надежного бактерицидного эффекта обработку ведут до остаточной концентрации свободного активного хлора не менее 0,6 мг/л. Водородный показатель рН поддерживается в интервале значений 6-9, что обосновано введением гидролизующихся ингибиторов и гипохлорита натрия, их взаимодействием, а также буферной емкостью, обусловленной карбонатно-кальциевым равновесием и ионным составом природной воды.

Продолжительность первой стадии контактирования поддерживают, исходя из условий полного равномерного перемешивания природной воды с ингибитором, способствующего завершению процесса ассоциотообразования, второй - для обеспечения оптимального времени обеззараживания и экранирования образования ТГМ за счет взаимодействия ингибиторов с гипохлоритом натрия до равновесия.

Реагенты ингибиторы - сульфит и сульфид натрия - обладают высокими восстановительными потенциалами и влияют на механизм хлорирования природных карбонильных соединений (компонентов цветности: гумусовых и фульвокислот), содержащихся в природных водах.

Реакции окисления анионов-восстановителей “конкурируют” с процессами образования полигалогенированных продуктов и подавляют процесс галоформного расщепления.

Кроме того, использование в качестве ингибиторов сульфита и сульфида натрия исключает повторное загрязнение воды и делает ее пригодной для питья.

Данные, свидетельствующие о целесообразности предлагаемого массового соотношения ингибиторов сульфита или сульфида натрия к единице активного хлора, представлены в таблице.

Поддержание массового соотношения сульфита и сульфида натрия к единице активного хлора 1,0-1,5 и 0,1-0,2 соответственно обеспечивает максимальное снижение содержания в природной воде ТГМ: в 5-7 раз при обработке воды сульфитом и в 120-130 раз - при обработке воды сульфидом.

Обеспечение массового соотношения меньше минимальных значений - 1:0,9 и 1:0,05 соответственно приводит к увеличению содержания ТГМ в природной воде.

Поддержание массового соотношения больше максимальных значений - 1:1,6 и 1:0,25 соответственно неоправданно, т.к. приводит к увеличению расхода реагентов и, следовательно, к повышению затрат на обеззараживание.

Обеззараженная вода характеризуется содержанием остаточного хлора - не более 0,6 мг/л, что соответствует санитарным нормам; содержание тригалогенметанов варьируется в пределах от 0,01 до 0,25 ПДК.

Пример №1

В 1 л имитата речной воды с температурой 18С, содержащей 1 мг резорцина, на первой стадии добавляют реагент-ингибитор - сульфит натрия в количестве 5 мг, перемешивают в течение 2 минут.

На второй стадии вводят 5 мг гипохлорита натрия, поддерживая массовое соотношение ингибитора и гипохлорита 1:1 по активному хлору. Длительность контактирования имитата воды с гипохлоритом 30 минут, а соотношение длительности контактирования воды с ингибитором на первой стадии и с гипохлоритом - на второй поддерживают равным 1:15, рН 6.

Содержание остаточного активного хлора в обеззараженной воде составляет 1,35 мг/л.

Концентрация ТГМ в воде по хлороформу - 0,05 мг/л или 82,0%.

Пример №2

Процесс ведут аналогично примеру №1 при дозе вводимого сульфита натрия на первой стадии 7,5 мг/л, дозе гипохлорита 5 мг/л на второй, т.е. при массовом соотношении ингибитора и гипохлорита 1,5:1 по активному хлору, соотношении длительности контактирования имитата воды с ингибитором к длительности контактирования с гипохлоритом натрия 1:30 и рН 9,0.

Содержание остаточного активного хлора в обеззараженной воде составляет 0,8 мг/л.

Концентрация ТГМ в воде по хлороформу - 0,03 мг/л или 86,4%.

Пример №3

Процесс ведут аналогично примеру №1 при дозе вводимого сульфита натрия на первой стадии 6,3 мг/л, дозе гипохлорита 5 мг/л на второй, т.е. при массовом соотношении ингибитора и гипохлорита 1,25:1 по активному хлору, соотношении длительности контактирования имитата воды с ингибитором к длительности контактирования с гипохлоритом натрия 1:23 и рН 7,6.

Содержание остаточного активного хлора в обеззараженной воде составляет 1,1 мг/л.

Концентрация ТГМ в воде по хлороформу - 0,035 мг/л или 85,1%.

Пример №4

Процесс ведут аналогично примеру №1 с применением в качестве игнибитора сульфида натрия, вводимого на первой стадии в количестве 0,5 мг/л при дозе гипохлорита 5 мг/л на второй, т.е. при массовом соотношении ингибитора и гипохлорита 0,1:1 по активному хлору, соотношении длительности контактирования имитата воды с ингибитором к длительности контактирования с гипохлоритом натрия 1:15 и рН 6.

Содержание остаточного активного хлора в обеззараженной воде составляет 1,21 мг/л.

Концентрация ТГМ в воде по хлороформу - 0,043 мг/л или 81,3%.

Пример №5.

Процесс ведут аналогично примеру №1 при дозе вводимого сульфида натрия на первой стадии 1,0 мг/л при дозе гипохлорита 5 мг/л на второй, т.е. при массовом соотношении ингибитора и гипохлорита 0,2:1 по активному хлору, соотношении длительности контактирования имитата воды с ингибитором к длительности контактирования с гипохлоритом натрия 1:15 и рН 9.

Содержание остаточного активного хлора в обеззараженной воде составляет 0,60 мг/л.

Концентрация ТГМ в воде по хлороформу - 0,0015 мг/л или 99,3%.

Пример №6.

Процесс ведут аналогично примеру №1 при дозе вводимого сульфида натрия на первой стадии 0,75 мг/л при дозе гипохлорита 5 мг/л на второй, т.е. при массовом соотношении ингибитора и гипохлорита 0,15:1 по активному хлору, соотношении длительности контактирования имитата воды с ингибитором к длительности контактирования с гипохлоритом натрия 1:15 и рН 7,6.

Содержание остаточного активного хлора в обеззараженной воде составляет 0,82 мг/л.

Концентрация ТГМ в воде по хлороформу - 0,028 мг/л или 87,8%.

Эффективность снижения содержания ТГМ в обеззараживаемой воде в зависимости от массового соотношения ингибитора и гипохлорита по активному хлору.

Только совокупность таких признаков, как применение ингибиторов - сульфита и сульфида натрия при определенных соотношениях на единицу активного хлора, последовательность введения ингибитора сульфита натрия или сульфида натрия и гипохлорита, а также заявляемые параметры способа позволяют решить поставленную задачу - снизить количество образующихся побочных токсичных продуктов - летучих ТГМ, достигая при этом высокой степени обеззараживания.

Предложенный способ по сравнению с известным обеспечивает снижение содержания в природной воде ТГМ с 0,22-0,23 мг/л до (2,0-50)10-3 или до 0,01-0,25 ПДК за счет воздействия ингибиторов - сульфита или сульфида натрия с поддержанием массового соотношения последних к активному хлору и улучшение органолептических и санитарно-гигиенических показателей воды за счет исключения вторичного загрязнения; качество обеззараженной воды соответствует СанПиН 2.1.4.1074-01 “Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества” и рекомендациям ВОЗ.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ обеззараживания воды, содержащей органические загрязнения, включающий обработку воды гипохлоритом и ингибитором, отличающийся тем, что в качестве ингибитора применяют сульфит или сульфид натрия при массовом соотношении последних к единице активного хлора 1,0-1,5 и 0,1-0,2 соответственно, процесс осуществляют в две стадии с обработкой воды ингибитором на первой стадии и гипохлоритом - на второй при поддержании рН равным 6-9, отношении длительности контактирования обеззараживаемой воды с ингибитором на первой стадии к длительности контактирования воды с гипохлоритом - на второй, равном 1:(15-30), при этом процесс ведут до содержания остаточного активного хлора не ниже 0,6 мг/л.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru