СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОЗОНА И ИОНОВ МЕДИ И ЦИНКА

СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОЗОНА И ИОНОВ МЕДИ И ЦИНКА


RU (11) 2288188 (13) C1

(51) МПК
C02F 1/78 (2006.01)
C02F 1/72 (2006.01) 

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

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

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2005118034/15 
(22) Дата подачи заявки: 2005.06.14 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.06.14 
(45) Опубликовано: 2006.11.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2182123 C1, 10.05.2002. RU 2182125 C1, 10.05.2002. US 5373025 А, 13.12.1994. 
(72) Автор(ы): Гутенев Владимир Владимирович (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Гутенев Владимир Владимирович (RU) 
Адрес для переписки: 123520, Москва, Пятницкое ш., 23, корп.1, кв.25, В.В. Гутеневу 

(54) СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОЗОНА И ИОНОВ МЕДИ И ЦИНКА

Изобретение относится к технике комплексной обработки воды окислением с помощью озонирования и ионами меди и цинка. Оно может быть использовано для обеззараживания питьевой воды населенных пунктов, а также для дезинфекции оборотной воды бассейнов, фонтанов и т.п. Способ обеззараживания воды состоит в том, что исходную воду помещают в реактор и через диспергирующие устройства, равномерно расположенные в объеме реактора, в воду вводят водный раствор, содержащий соли меди и цинка при массовом соотношении ионов Cu 2+:Zn2+ равном 1:1-50, до достижения суммарной концентрации ионов Cu2+ и Zn2+, равной 0,5-1,5 мг/л, далее, после выдержки в течение 0,1-0,4 часа, воду обрабатывают озоном, концентрация которого составляет 0,5-1,0 мг/л. Предпочтительно обеззараживание воды ведут при температуре 5-30°С, при этом озон и водный раствор, содержащий соли меди и цинка, вводят через одни и те же диспергирующие устройства. Технический результат - создание эффективного и экологически относительно безопасного способа обеззараживания воды небольшими (не выходящими за пределы установленных ПДК) количествами реагентов, позволяющими при их однократном введении предотвратить возможность вторичного бактериального заражения воды в течение длительного времени (не менее месяца), а также сократить время обработки воды. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к технике комплексной обработки воды окислением с помощью озонирования и ионами тяжелых металлов, в частности меди и цинка. Оно может быть использовано для обеззараживания питьевой воды населенных пунктов, а также для дезинфекции оборотной воды бассейнов, фонтанов и т.п.

Привлекательность озона по сравнению с хлором обусловлена, в первую очередь, его более высокими окислительными свойствами - окислительный потенциал у озона составляет 2,07 В, у хлора - 1,48 В (Л.А.Кульский. Основы химии и технологии воды. Киев: Наукова думка, 1991) и способностью разрушать различные неорганические и органические соединения, а также патогенные микроорганизмы. Осуществление производства озона на самой очистной станции исключает необходимость его подвоза и хранения. Кроме того, при озонировании воды у нее устраняются неприятные вкус и запах, возрастает прозрачность и увеличивается концентрация растворенного кислорода. Разложение остаточного озона протекает с выделением кислорода без образования токсичных соединений. В то же время наряду с перечисленными выше достоинствами озонирование имеет существенный недостаток - вода может подвергаться вторичному бактериальному заражению. Кроме того, отведение озонированной воды в природные водоемы не допускается, поэтому необходимо ждать, когда озон, содержащийся в воде, разложится, на что уходит несколько часов.

В соответствии с вышеизложенным необходимо проводить многостадийную обработку воды. Известно, например, сочетание озонирования воды с введением алюминиевого коагулянта, хлора и аммиака и последующей обработкой активированным углем (Л.А.Кульский. Теоретические основы и технология кондиционирования воды. Киев: Наукова думка, 1983, с.289). Однако указанный метод является сложным, протяженным во времени и требующим значительных затрат на реагенты и эксплуатацию дополнительного оборудования, наконец, экологически опасным, т.к. требует использования хлора и аммиака.

Известен способ обеззараживания воды, предусматривающий ее периодическую обработку диизодецилдиметиламмоний хлоридом и ионами меди, получаемыми при растворении ее солей, с последующим введением окислителя - хлора или озона, и поддержание постоянной концентрации последнего не менее 0,1 мг/л (US 5332511, 1994).

Однако метод был предназначен только для обработки воды в плавательных бассейнах и не пригоден для обеззараживания питьевой воды.

По технической сущности и достигаемому результату наиболее близким аналогом предложенного изобретения является способ обеззараживания воды (RU 2182123, 2002 г.), согласно которому обработку воды ведут в несколько стадий, при этом на первой стадии в воду вводят озон до его концентрации 0,5-1 мг/л, на второй стадии озонированную воду выдерживают в течение 0,2-2 часов, после чего на третьей стадии ее обрабатывают ионами меди при их концентрации 0,05-0,8 мг/л, полученными в результате электролиза воды, проводимого с использованием электролизера, анод и катод которого выполнены из рафинированной меди. К недостаткам данного аналога можно отнести различие в оптимальных температурах проведения первой и третьей стадий (10-20°С - для стадии озонирования и 20-30°С - для стадии электролиза) и необходимость относительно длительной выдержки воды (0,2-2 часа) после озонирования.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, являлось создание эффективного и экологически относительно безопасного способа обеззараживания воды небольшими (не выходящими за пределы установленных ПДК) количествами реагентов, позволяющими при их однократном введении предотвратить возможность вторичного бактериального заражения воды в течение длительного времени (не менее месяца), а также сократить время обработки воды.

Поставленная задача решается тем, что способ обеззараживания воды, включающий ее обработку озоном и ионами металлов, отличается тем, что исходную воду помещают в реактор и через диспергирующие устройства, равномерно расположенные в объеме реактора, в воду вводят водный раствор, содержащий соли меди и цинка при массовом соотношении ионов Cu 2+:Zn2+ равном 1:1-50, до достижения суммарной концентрации ионов Cu2+ и Zn2+, равной 0,5-1,5 мг/л, далее после выдержки в течение 0,1-0,4 часа воду обрабатывают озоном, концентрация которого составляет 0,5-1,0 мг/л.

Предпочтительно обеззараживание воды ведут при температуре 5-30°С.

В частном случае озон и водный раствор, содержащий соли меди и цинка, вводят через одни и те же диспергирующие устройства.

Сокращение времени обработки воды при сохранении высокой степени обеззараживания, придание воде способности длительно сопротивляться повторному бактериальному заражению, а также достижение высокой эффективности процесса обусловлено следующими обстоятельствами: 1) ионы меди и цинка, обладая достаточно высокими бактерицидными свойствами, при их сочетании в предложенном оптимальном соотношении дают синергетический бактерицидный эффект (т.е. неадекватное усиление); 2) указанные ионы обладают и бактериостатическими свойствами: вода, обработанная ими, обладает длительной антибактериальной устойчивостью; 3) бактерицидная активность ионов меди и цинка возрастает с ростом температуры, что компенсирует некоторое снижение активности озона при повышении температуры; 4) указанные ионы являются гомогенными катализаторами разложения остаточного озона в воде, в результате чего не требуется выдержка озонированной воды в течение длительного времени - до 2 часов, как того требует прототип; 5) введение в реактор для обеззараживания воды раствора солей меди и цинка через диспергирующие устройства способствует ускорению распределения ионов Cu2+ и Zn2+ в воде и их воздействия на патогенные микроорганизмы; 6) дополнительным удобством является то, что указанные в подпункте 5) диспергирующие устройства также служат для подачи озона. Вводимые дозы ионов меди и цинка ниже установленных для них ПДК: 1 мг/л и 5 мг/л соответственно (ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая").

Ниже приведены примеры осуществления предложенного способа.

Пример 1 (сравнительный).

Исходная вода (температура 5°С, рН 7,2) содержала санитарно-показательные микроорганизмы Е.coli в количестве 106 кл/л. В нее ввели водный раствор медного купороса CuSO4·3Н2О из расчета концентрации 0,05 мг Cu2+/л и после перемешивания в течение 0,4 часа обработали озоном дозой 1 мг/л. По истечении 0,5 часа провели определении числа выживших микроорганизмов и содержания остаточного озона в воде. Результаты испытаний представлены в таблице.

Пример 2.

Исходную воду (по примеру 1) поместили в реактор и через диспергирующие устройства (трубки, заканчивающиеся воронкообразным расширением, закрытым пористым стеклом с размером пор 0,5-1 мм), равномерно размещенные в его объеме, ввели водный раствор, содержащий медный купорос и сульфат цинка из расчета содержания в обрабатываемой воде 0,2 мг Cu 2+/л и 1,0 мг Zn2+/л (массовое соотношение Cu 2+:Zn2+ составляло 1:5). После выдержки в течение 0,4 часа в воду через диспергирующие устройства ввели озон в дозе 0,5 мг/л. По истечении 0,5 часа провели определение числа выживших микроорганизмов и содержания остаточного озона в воде. Результаты испытаний представлены в таблице.

Пример 3.

Исходную воду (температура 30°С, рН 7,2) поместили в реактор и через диспергирующие устройства, равномерно размещенные в его объеме, ввели водный раствор, содержащий нитрат меди и хлорид цинка из расчета содержания в обрабатываемой воде 0,5 мг Cu2+/л и 0,5 мг Zn2+/л (массовое соотношение Cu2+:Zn2+ составляло 1:1). После выдержки в течение 0,1 часа в воду через диспергирующие устройства ввели озон в дозе 0,9 мг/л. По истечении 0,5 часа провели определение числа выживших микроорганизмов и содержания остаточного озона в воде. Результаты испытаний представлены в таблице.

Пример 4.

Исходную воду (содержание Е.coli 103 кл/л температура 20°С, рН 7,1) поместили в реактор и через диспергирующие устройства, равномерно размещенные в его объеме, ввели водный раствор, содержащий хлорид меди и хлорид цинка из расчета содержания в обрабатываемой воде 0,005 мг Cu2+/л и 0,25 мг Zn 2+/л (массовое соотношение Cu2+:Zn2+ составляло 1:50). После выдержки в течение 0,2 часа в воду диспергировали озон в дозе 1 мг/л. По истечении 0,5 часа провели определение числа выживших микроорганизмов и содержания остаточного озона в воде. Результаты испытаний представлены в таблице.

Пример 5 (испытание прототипа).

В исходную воду (по примеру 3) ввели озон с концентрацией 1 мг/л (максимальное количество, предусмотренное в способе по патенту RU 2182123), далее выдерживали в течение 1 часа, после чего воду обрабатывали ионами меди при их концентрации 0,8 мг/л (максимальное количество, предусмотренное в способе по патенту RU 2182123), полученными в результате электролиза воды с использованием электролизера, анод и катод которого изготовлены из рафинированной меди. По истечении 0,5 часа провели определение числа выживших микроорганизмов и содержания остаточного озона в воде. Результаты испытаний представлены в таблице.

Как следует из полученных данных, предложенный способ способствуют решению поставленной задачи, как при низких (5°С), так и при более высоких (30°С) температурах. Что касается известного способа, а также способа, использующего предложенный в данном изобретении порядок введения ингредиентов, но без подачи ионов цинка, то они оказались менее эффективными.

Дальнейшие исследования, выполненные с обеззараженной водой по примерам 2-4 и по известному способу 5, в целях установления пределов устойчивости обработанной воды к повторному загрязнению, показали, что через 1 месяц выдержки в воде, обработанной по известному способу, было найдено 30 кл/л санитарно-показательных микроорганизмов, в то время как в любом из вариантов предложенного способа (примеры 2-4) не было обнаружено более 3 кл/л (согласно ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая" вода считается безопасной в санитарно-гигиеническом отношении, если число бактерий Е.coli не превышает 3 в литре).

Таблица. 
Пример Число исходных микроорганизмов, кл/л Температура воды, °С Реагенты и стадии обработки воды Содержание в воде после окончания обработки 
Микроорганизмов, кл/л Остаточного озона 
1 2 3 4 5 6 
1 106 5° 0,05 мг Cu 2+/л, 1 мг/л озона 10 0,03 
2 10 6 5° 0,2 мг Cu2+/л + 1,0 мг Zn2+ /л, 0,5 мг/л озона 3 не обн. 
3 1,2·106 30° 0,5 мг Cu2+/л + 0,5 мг Zn2+/л, 0,9 мг/л озона не обн. не обн. 
4 103 20° 0,005 мг Cu2+ /л + 0,25 мг Zn2+/л, 1 мг/л озона 3 не обн. 
5 106 30° 1 мг/л озона, 0,8 мг Cu 2+/л 10 0,03 





ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ обеззараживания воды, включающий ее обработку озоном и ионами металлов, отличающийся тем, что исходную воду помещают в реактор и через диспергирующие устройства, равномерно расположенные в объеме реактора, в воду вводят водный раствор, содержащий соли меди и цинка при массовом соотношении ионов Cu2+:Zn 2+, равном 1:1-50, до достижения суммарной концентрации ионов Cu2+ и Zn2+ 0,5-1,5 мг/л, далее после выдержки в течение 0,1-0,4 ч воду обрабатывают озоном, концентрация которого составляет 0,5-1,0 мг/л.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обеззараживание воды ведут при температуре 5-30°С.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что озон и водный раствор, содержащий соли меди и цинка, вводят через одни и те же диспергирующие устройства.





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